Предел прочности стали при сжатии и растяжении

Политика cookie

Выбор режущего инструмента согласно значениям предела прочности стали H/мм2

Для правильного подбора режущего инструмента (кольцевой фрезы, конусной зенковки, корончатого или ступенчатого сверла), ознакомитесь со значением «Предел кратковременной прочности» в разделе таблицы «Механические свойства» для вашего материала (Примечание: Далее в тексте — предел прочности).

Эта информация находиться в свободном доступе, достаточно ввести в поисковике название или марку вашей стали.

Предел прочности — это максимальное механическое напряжение, выше которого происходит разрушение материала, подвергаемого деформации (в данном случае лезвийной обработки при помощи режущего инструмента).

Предел прочности при растяжении обозначается в таблице механических свойств, буквами σв(МПа) и измеряется в килограммах силы на квадратный сантиметр (кгс/см2), а также указывается в мега Паскалях (МПа). В нормативной документации и стандартах обозначен термином «временное сопротивление».

σв — временное сопротивление разрыву (предел кратковременной прочности), Мпа. 1 МПа = 1 Н/мм²

Предел прочности стали зависит от марки и изменяется в пределах от 300 Н/мм2 у обычной низкоуглеродистой конструкционной стали до 900 и выше Н/мм2 у специальных и высоколегированных марок.

Режущий инструмент выполненный из специальной высоколегированной быстрорежущей стали HSS-XE от производителя Karnasch (Германия), предназначен для сверления и обработки отверстий в сталях обычного и повышенного качества прочностью до 900 H/мм2.

Дополнительно, режущий инструмент усилен упрочняющим покрытием Gold Tech которое эффективно способствует повышенной износостойкости металлообрабатывающего инструмента.

Для сверления и обработки отверстий в прочных сталях и сталях высокого качества, рекомендуется использовать режущий инструмент, оснащенный твердосплавными напайками, выполненными из карбид вольфрама или инструментов выполненным целиком из специальной порошковой стали с возможностью обрабатывать материалы с прочностью до 1400 Н/мм2.

В таблице, представленной ниже, вы сможете ознакомится с некоторыми видами сталей и их значениями предела прочности. Стали разделены на группы прочности.

Например, для сверления обычной конструкционной стали С235 с пределом прочности до

360 Н/мм2 вполне подойдет кольцевая фреза, изготовленная из высоколегированной, специальной стали HSS XE с возможностью сверления материалов, прочностью до 900 Н/мм2 .

Или для зенковки закладных пластин, изготовленных из стали С390 подойдет конический зенкер из высоколегированной стали HSS XE с упрочняющим покрытием для повышения износостойкости к материалам с пределом прочности до 900 Н/мм2.

Так же вы сможете рассверлить или высверлить отверстие в мостовой стали 15ХСНД используя кольцевую фрезу из быстрорежущей высоколегированной стали HSS XE с TIN или BlueTek покрытием. Но даже с правильно подобранными оборотами и подачей, этих отверстий будет выполнено меньше чем при использовании инструмента с твердосплавными режущими пластинами, специально предназначенного для обработки прочных, качественных сталей с прочностью до 1400 Н/мм2.

И конечно для обработки нержавеющих сталей прочностью более 510 H/мм2, предпочтительней использовать режущий инструмент, (корончатые сверла или конусные зенкеры), с сменными твердосплавными пластинами. Metallrent.ru

Для обработки отверстий в износостойких сталях специального назначения используется режущий инструмент, специально предназначенный для этого. Производитель Karnasch (Германия), выпускает корончатые сверла, специально спроектированные для сверления таких крепких материалов как Hardox или железнодорожных рельс с наименованием Hardox-Line или Rail-Line.

Самым крепким инструментом, имеющимся у производителя, считаются цельные корончатые и спиральные сверла, выполненные из специальной порошковой стали. Прочность материалов для которых они предназначены имеет значение 1400 Н/мм2 или до 65 HRC.

Основные свойства

Сталь 10 (ГОСТ определяет концентрацию всех химических элементов и наличие определенных характеристик) относится к группе конструкционных углеродистых металлов.

Широкая область применения материала связана с особыми эксплуатационными характеристиками:

Хорошая пластичность, что позволяет применять их для производства штампованных деталей. Для выпуска большого количества продукции часто применяется технология холодной штамповки.
Хорошая степень свариваемости материала. Применение сварочного аппарата не требует предварительного нагрева заготовки. Процесс сварки может проводится при применении различных технологий. Получаемый шов характеризуется отличной прочностью и надежностью, дополнительная термическая обработка не требуется.
Структура характеризуется хорошей коррозионной стойкостью. Стоит учитывать, что эта сталь не относится к группе нержавеек, так как в состав не включается большое количество хрома или других легирующих элементов. Стойкость к влаге существенно расширяет область применения материала, однако поверхность может реагировать на воздействие некоторых кислот и других химических элементов.
Стоит учитывать и низкую теплостойкость. Именно поэтому ст10, характеристики которой определяют широкое распространение в машиностроительной области, нельзя применять при изготовлении деталей, которые подвержены активному износу. Слишком сильный нагрев может привести к существенному ухудшению эксплуатационных характеристик. К примеру, нагрев на момент трения становится причиной снижения износоустойчивости, а также твердости поверхности.
Есть возможность провести обработку резанием. Это свойство также указывается в ГОСТ 1050-88. Заготовки из рассматриваемой стали легко обрабатывать на станках и ручных инструментом.
Высокий предел выносливости определяет применение материала при изготовлении ответственных деталей, которые предназначены для длительной работы.
Прокаливаемость позволяет также существенно расширить область применения изготавливаемых деталей.

Механические свойства стали 10

Для улучшения основных качеств проводится термообработка стали 10. Она позволяет существенно повысить твердость поверхности. Процесс термической обработки может привести к тому, что структура становится хрупкой. Именно поэтому следующий шаг заключается в отпуске для снижения внутренних напряжений. Охлаждение заготовки проводится на открытом воздухе или в воде, а также масле. В последнее время чаще всего используется масло, так как равномерное охлаждение позволяет снизить вероятность появления серьезных дефектов в виде окалины и структурных трещин.

https://youtube.com/watch?v=K_reer6zVM8

Маркировка сталей по российским стандартам

Маркировка сталей по российским стандартам позволяет определить состав металла и, частично, принадлежность к определенному виду.

При наличии углерода в стали более 1 %, его количество в маркировке не указывается. Марка стали включает буквенные обозначения легирующих добавок с указанием их количества в десятых и сотых долях процента, но если содержание компонента менее 1,5 %, то в маркировке присутствует только буквенное обозначение.

Читать также: Методы прокладки кабеля в земле

Кроме химического состава, маркировка содержит символы, характеризующие назначение стали, степень ее качества.

Rimoyt.com

Углеродистые стали. Классификация и маркировка углеродистых сталей. Инструментальные и конструкционные углеродистые стали

Классификация углеродистых сталей

Углеродистые стали классифицируют: — по структуре — по способу получения — по степени раскисления — по качеству — по назначению

По структуре углеродистые стали подразделяют на: — доэвтектоидные (содержат менее 0,8% С) — эвтектоидные (0,8% С) — заэвтектоидные (С более 0,8%)

По способу получения углеродистые стали разделяют на: — кислородно-конвертерные — мартеновские — электростали

По степени раскисления углеродистые стали бывают: — спокойные — полуспокойные — кипящие

По качеству (качество определяется содержанием вредных примесей в стали) углеродистые стали разделяют на: — стали обыкновенного качества — качественные стали

По назначению углеродистые стали разделяют на: — конструкционные — инструментальные

Маркировка углеродистых сталей

Маркировка углеродистых сталей зависит от их качества и назначения. Стали обыкновенного качества имеют 3 группы поставки: А, Б, В. Стали группы А поставляются с гарантированными механическими свойствами, химический состав не регламентируют. Стали группы Б поставляются с гарантированным механическим составом, механические свойства не гарантируются. Стали группы В поставляются с гарантированными химическим составом и механическими свойствами.

Все эти стали обыкновенного качества (ГОСТ 380-71) маркируются буквами Ст, после которых ставится цифра от 0 до 6. Впереди марки – буква, указывающая группу поставки (для стали группы А – не ставится). В конце марки указывается степень раскисления: пс, кп (для спокойных – не указывают). Ст3кп – углеродистая сталь обыкновенного качества, группы поставки А, с номером 3, кипящая.

ВСт4пс – углеродистая сталь обыкновенного качества, группы поставки В, с номером 4, полуспокойная.

Для сталей группы поставки А номер характеризует механические свойства (выше номер – выше прочность). У сталей группы Б с возрастанием номера возрастает содержание углерода. У сталей группы В механические свойства такие же как у стали группы А, а химический состав как у стали группы Б аналогичного номера. О механических свойствах и химическом составе информацию получают в сопроводительных документах.

Качественные конструкционные углеродистые стали (ГОСТ 1050-74) маркируют цифрами 08, 10, 15, 20, 25… до 85. Цифры означают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Если сталь содержит повышенное количество марганца (0,8-1,2%), то после цифр ставится буква Г. В конце марки указывают степень раскисления (кп или пс).

Сталь 40 – качественная конструкционная углеродистая сталь с содержанием углерода 0,4 % , спокойная.

Сталь 65Гпс – качественная конструкционная углеродистая сталь с содержанием углерода 0,65%, более 0,8% марганца, полуспокойная.

Инструментальные углеродистые стали (гост 1435-74) тоже качественные. Они маркируются большой буквой У и цифрами, которые означают содержание углерода в десятых долях процента. Эти стали всегда качественные. Однако, если сталь имеет повышенное качество, то в конце марки ставится буква А.

Обычно в качестве инструментальной стали используют стали с повышенным содержанием углерода (0,75-1,3%). Они отличаются высокой твердостью и прочностью. Из них изготавливают сверла, метчики, развертки, а также пуансоны и матрицы штампов для холодной штамповки. Недостатком углеродистых инструментальных сталей является их низкая теплостойкость – при нагреве выше 200 ?С их твердость снижается, поэтому в этих случаях целесообразно применять легированные инструментальные стали.

У8 – инструментальная углеродистая со средним содержанием углерода 0,8% (имеет точно такой же химический состав, что и Сталь 80, но отличается структурой и свойствами).У12А – углеродистая инструментальная сталь, 1,2% углерода, повышенного качества.

Характеристики пластичности

Относительное удлинение — это разница между начальной и конечной длиной и растягиваемого образца, показывающая возможность металла пластически деформироваться до момента разрушения. У металлов с одинаковым пределом прочности относительное удлинение может различаться. Например, у ковкого чугуна марки КЧ50-5 этот показатель не превышает 5%, а у конструкционной стали 09Г2С достигает 20% при пределе прочности равном 490МПа для обоих материалов.

Металлургическая промышленность всегда стремится к созданию металлических материалов высокой прочности без потери пластичности, подбирая оптимальные химические составы стали, совершенствуя технологии производства. Для достижения высоких механических свойств, при сохранении того же состава и объемов изделия, подбираются уникальные режимы выплавки, механической, термической, химико-термической обработки для создания однородной, мелкозернистой, чистой и бездефектной структуры стали.

Выбор стали по показателям прочности

Сталь по показателям прочности условно подразделяется на три группы:

с прочностью обычного уровня (σy< 29 кН/см2);
с прочностью повышенного уровня (29 кН/см2 ≤ σy< 40 кН/см2);
с прочностью высокого уровня (σy ≥ 40 кН/см2).

Стали, имеющие прочность металла обычного уровня, представлены низкоуглеродистыми классами С235 – С285, имеющими разную степень раскисления (кипящие, полуспокойные и спокойные).

Стали, имеющие прочность повышенного уровня, представлены низколегированными классами С345 – С390. Они обладают высокой ударной вязкостью при наличии мелкозернистой структуры, что позволяет применять их для производства конструкций в «северном исполнении».

Стали, имеющие прочность высокого уровня, представлены классами прочности С440 – С590.

Благодаря наличию высокой прочности металла, использование таких сталей позволяет добиться экономии металла, но по причине затрат на выполнение легирования и термообработку они являются более дорогостоящими в сравнении с низкоуглеродистыми сталями обыкновенного качества.

Стали С345 и С375 подвергаются испытаниям на ударную вязкость при различных температурных режимах, что позволяет определить уровень опасности хрупкого разрушения с учетом температуры эксплуатирования конструкций.

Поставка таких сталей выполняется в четырех категориях.

Для конструкций, возводимых в климатических районах 1, 2, 2 и 3 при эксплуатировании в отапливаемых помещениях, следует выбирать марки стали как для условий эксплуатации в климатическом районе 4, кроме сталей С245 и С275.

Подбор материалов для выполнения сварки

При проведении строительных работ в современных условиях соединение элементов осуществляется преимущественно использованием электродуговой сварки.

Учитывая условия производства и монтажа стройконструкций, конструктивное исполнение используемых элементов м/к, применение основных материалов, возможно использование электродуговой сварки, представленной такими видами, как ручная, механизированная и автоматическая.

При сварке соединений требуется соблюдение их прочностных характеристик, которые определяются исходя из прочности металла соединительных элементов, прочности наплавленного металла шва, формы соединения и его вида, а также возникающих в соединении напряжений, характера прилагаемого силового воздействия на соединение, используемой технологии сварки.

Рассматривая характеристику прочности наплавленного металла шва, необходимо отметить, что этот показатель определяется материалом применяемой электродной проволоки, составом покрытия электродов, используемых при ручной сварке, и качества флюса, используя технологию сварки в автоматическом и механизированном режиме. При правильном выборе материалов имеется возможность (при соблюдении требований и технологии сварочного процесса) обеспечить прочность наплавленного металла, который по своим характеристикам не уступает прочности основного металла.

Маркировку фасонного проката из стали С235, С245, С255, С275, С285, С345 и С375 проводят несмываемой краской, при этом используют цвета приведенные в таблице ниже:

Наименование стали	Цвета маркировки
С235	Желтый и коричневый
С245	Желтый и зеленый
С 255	Желтый и синий
С275	Желтый и белый
С285	Белый и коричневый
С345	Синий и коричневый
С375	Синий и белый

Обозначения легирующих элементов

Для того чтобы по маркировке стали узнать качественный и количественный состав, для легирующих элементов используют буквенные обозначения. В основном, русские буквы соответствуют названиям элементов, хотя встречаются исключения, поскольку есть элементы, которые начинаются с одинаковых букв. Таблица легирующих элементов выглядит следующим образом.

Обозначение легирующих элементов в сталях

В	Вольфрам	Б	Ниобий
К	Кобальт	Е	Селен
М	Молибден	Р	Бор
Н	Никель	Ф	Ванадий
Т	Титан	Ц	Цирконий
Х	Хром	Ю	Алюминий
Г	Марганец	А	Азот
Д	Медь	С	Кремний

Как видно из таблицы, в ней присутствуют два неметалла – кремний и азот, а углерода нет. Наличие углерода подразумевается в составе любой стали, поэтому в обозначении указывается лишь его содержание

Предел прочности стали

На сегодняшний день сталь все еще является наиболее применяемым конструкционным материалом, понемногу уступая свои позиции различным пластмассам и композитным материалам. От корректного расчета пределов прочности металла зависит его долговечность, надежность и безопасность в эксплуатации.

Предел прочности стали зависит от ее марки и изменяется в пределах от 300 Мпа у обычной низкоуглеродистой конструкционной стали до 900 Мпа у специальных высоколегированных марок.

На значение параметра влияют:

химический состав сплава;
термические процедуры, способствующие упрочнению материалов: закалка, отпуск, отжиг и т.д.

Некоторые примеси снижают прочность, и от них стараются избавляться на этапе отливки и проката, другие, наоборот, повышают. Их специально добавляют в состав сплава.

Вредные примеси

К ним в первую очередь относятся: фосфор, который образуя раствор с ферритом, повышает хрупкость стали, особенно при пониженных температурах (хладноломкость) и снижает пластичность при повышенных; сера, делающая сталь красноломкой (склонной к образованию трещин при температуре 800 – 1000 С) вследствие образования легкоплавкого сернистого железа. Поэтому содержание серы и фосфора в стали ограничивается; так в углеродистой стали Ст 3 серы до 0,05 % и фосфора до 0,04 %.

Вредное влияние на механические свойства стали оказывает насыщение ее газами, которые могут попасть из атмосферы в металл, находящийся в расплавленном состоянии. Кислород действует подобно сере, но в более сильной степени и повышает хрупкость стали. Несвязанный азот также снижает качество стали. Водород хотя и удерживается в незначительном количестве (0,0007 %), но концентрируясь около включений в межкристаллических областях и располагаясь преимущественно по границам блоков, вызывает в микрообъемах высокие напряжения, что приводит к снижению сопротивления стали, хрупкому разрушению, снижению временного сопротивления и пластических свойств стали. Поэтому расплавленную сталь (например при сварке) необходимо защищать от воздействия атмосферы.

Маркировка сталей по российским стандартам

Читать также: Можно ли сверлить гайковертом

Виды пределов прочности

Предел прочности — один из главных механических параметров стали, равно как и любого другого конструкционного материала.

Эта величина используется при прочностных расчетах деталей и конструкций, судя по ней, решают, применим ли данный материал в конкретной сфере или нужно подбирать более прочный.

Различают следующие виды предела прочности при:

сжатии — определяет способность материала сопротивляться давлению внешней силы;
изгибе — влияет на гибкость деталей;
кручении – показывает, насколько материал пригоден для нагруженных приводных валов, передающих крутящий момент;
растяжении.

Виды испытаний прочности материалов

Научное название параметра, используемое в стандартах и других официальных документах — временное сопротивление разрыву.

Общие сведения и характеристики сталей

С точки зрения конструктора, наибольшую важность для сплавов, работающих в обычных условиях, имеют физико-механические параметры стали. В отдельных случаях, когда изделию предстоит работать в условиях экстремально высоких или низких температур, высокого давления, повышенной влажности, под воздействием агрессивных сред — не меньшую важность приобретают и химические свойства стали

Как физико-механические, так и химические свойства сплавов во многом определяются их химическим составом.

Влияние содержание углерода на свойства сталей

По мере увеличения процентной доли углерода происходит снижение пластичности вещества с одновременным ростом прочности и твердости. Этот эффект наблюдается до приблизительно 1% доли, далее начинается снижение прочностных характеристик.

Повышение доли углерода также повышает порог хладоемкости, это используется при создании морозоустойчивых и криогенных марок.

Влияние углерода на механические свойства стали

Рост содержания С приводит к ухудшению литейных свойств, отрицательно влияет на способность материала к механической обработке.

Добавки марганца и кремния

Mn содержится в большинстве марок стали. Его применяют для вытеснения из расплава кислорода и серы. Рост содержания Mn до определенного предела (2%) улучшает такие параметры обрабатываемости, как ковкость и свариваемость. После этого предела дальнейшее увеличение содержания ведет к образованию трещин при термообработке.

Влияние кремния на свойства сталей

Si применяется в роли раскислителя, используемого при выплавке стальных сплавов и определяет тип стали. В спокойных высокоуглеродистых марках должно содержаться не более 0,6% кремния. Для полуспокойных марок этот предел еще ниже — 0,1 %.

При производстве ферритов кремний увеличивает их прочностные параметры, не понижая пластичности. Этот эффект сохраняется до порогового содержания в 0,4%.

Влияние легирующих добавок на свойства стали

В сочетании с Mn или Mo кремний способствует росту закаливаемости, а вместе с Сг и Ni повышает коррозионную устойчивость сплавов.

Азот и кислород в сплаве

Эти самые распространенные в земной атмосфере газы вредно влияют на прочностные свойства. Образуемые ими соединения в виде включений в кристаллическую структуру существенно снижают прочностные параметры и пластичность.

Предел прочности сталей

В качестве примера представлены значения предела прочности некоторых сталей. Эти значения взяты из государственных стандартов и являются рекомендуемыми (требуемыми). Реальные значения предела прочности сталей, равно как и чугунов, а также других металлических сплавов зависят от множества факторов и должны определяться при необходимости в каждом конкретном случае.

Читать также: Резцы токарные по металлу со сменными пластинами

Для стальных отливок, изготовленных из нелегированных конструкционных сталей, предусмотренных стандартом (стальное литьё, ГОСТ 977-88), предел прочности стали при растяжении составляет примерно 40-60 кг/мм 2 или 392-569 МПа (нормализация или нормализация с отпуском), категория прочности К20-К30. Для тех же сталей после закалки и отпуска регламентируемые категории прочности КТ30-КТ40, значения временного сопротивления уже не менее 491-736 МПа.

Для конструкционных углеродистых качественных сталей (ГОСТ 1050-88, прокат размером до 80 мм, после нормализации):

Предел прочности стали 10 : сталь 10 имеет предел кратковременной прочности 330 МПа.
Предел прочности стали 20 : сталь 20 имеет предел кратковременной прочности 410 МПа.
Предел прочности стали 45 : сталь 45 имеет предел кратковременной прочности 600 МПа.

Категории прочности сталей

Категории прочности сталей (ГОСТ 977-88) условно обозначаются индексами «К» и «КТ», после индекса следует число, которое представляет собой значение требуемого предела текучести. Индекс «К» присваивается сталям в отожженном, нормализованном или отпущенном состоянии. Индекс «КТ» присваивается сталям после закалки и отпуска.

Категория — сталь — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Категория — сталь

Чем больше номер, указывающий категорию стали, тем большему числу нормируемых показателей она должна соответствовать. Для указания категории стали к обозначению марки добавляют в конце номер, соответствующий категории; первую категорию в обозначении не указывают.

Цифра 12 после указания марки стали обозначает категорию стали с проверкой ударной вязкости при — 40 С и после механического старения.

КАЧЕСТВЕННАЯ СТАЛЬ — по принятой в СССР классификации категория стали, к изготовлению к-рой предъявляются более жесткие технич.

Гарантируемыми характеристиками для стали группы А ( в зависимости от категории стали) являются временное сопротивление, относительное удлинение, изгиб в холодном состоянии и предел текучести.

При для конструкций, особое внимание следует обращать на соответствие категорий стали требованиям СНиПа; категории отражают требования ГОСТов к химическому составу стили, ее механическим свойствам, включая ударную вязкость при комнаткой ( — — j — 20 C) и низких температурах. . Когда Б заказе степень раскисления отсутствует, то марку и категорию стали отделяют друг от друга тире

Когда Б заказе степень раскисления отсутствует, то марку и категорию стали отделяют друг от друга тире.

В табл. V.7 приведен химический состав стали, в табл. V.8 указаны категории стали, в табл. V.9 — механические свойства этой стали 2 — й категории. Категория стали обычно указывается в заказе; если в заказе нет такой отметки, то транспортируется сталь 2 — й категории.

Цифры после указания степени раскисления ( кп, пс, сп) обозначают категорию стали: 2 — без проверки ударной вязкости, 3 — проверка ударной вязкости при температуре 20 С, 4 — то же при — 20 С, 5 — то же при — 20 С и после механического старения.

При заказе углеродистых сталей обыкновенного качества по ГОСТ 14637, углеродистых и низколегированных сталей по ГОСТ 5520 должна указываться категория сталей.

В обозначении стали указаны группа условный номер марки в зависимости от химического состава и механических свойств, степень раскисления, категория стали. Обозначение ВСтЗГпс4 расшифровывается как сталь марки СтЗ группы В, полуспокойная, с повышенным содержанием марганца, четвертой категории. Следует отметить, что группа А и первая категория в обозначении стали не указываются.

Кроме того, по группе А введены три, по группе Б — две и по труппе В — шесть категорий стали.

При заказе углеродистых сталей обыкновенного качества по ГОСТ 14637 — 89, углеродистых и низколегированных сталей по ГОСТ 5520 — 79 должна указываться категория стали.

При заказе углеродистых сталей обыкновенного качества и двухслойных сталей с основным слоем по ГОСТ 380 — 71 указывают необходимость гарантии свариваемости, степень раскисления и категорию стали.

В ряде нормативных документов, например , предлагается оценивать степень охрупчивания стали под воздействием эксплуатационных факторов, По сути эти методы при наличии банка данных по исходным свойствам металла ( записи категории стали в паспорте на оборудование) позволяют установить значение критической температуры хрупкости на момент эксплуатации.

Страницы: 1 2 3 4