Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!
Suvremena proizvodnja zahtijeva mnogo trajnih proizvoda od čelika. U izgradnji mostova, kuća, složenih struktura koje koriste različite čelike. Jedno od glavnih pitanja je izračun snage metala i vrijednosti napona čelične armature. Da bi strukture dugo služile i bile sigurne, potrebno je znati točnu granicu tečenja materijala čelika koji je izložen glavnom opterećenju.
Osnovna definicija
U procesu uporabe , svaka struktura ima različita opterećenja u obliku kompresije, napetosti ili udarca. Mogu djelovati odvojeno i zajednički.
Moderni dizajneri nastoje smanjiti masu čeličnih dijelova radi uštede materijala, ali u isto vrijeme spriječiti kritično smanjenje nosivosti cijele konstrukcije. To je zbog smanjenja sekcije čelične armature.
Ovisno o namjeni objekata, neki zahtjevi za čelik mogu se promijeniti, ali postoji popis standardnih i važnih pokazatelja. Njihove vrijednosti izračunavaju se u fazi projektiranja dijelova i komponenti buduće strukture. Obradak mora imati visoku čvrstoću s odgovarajućom duktilnošću.
Prije svega, pri izračunavanju čvrstoće proizvoda od čelika, pažnja se posvećuje naponu tečenja . Ova vrijednost karakterizira ponašanje dijelova kada su izloženi njima.
Granica razvlačenja materijala je veličina kritičnog naprezanja pri kojem se materijal i dalje deformira bez povećanja opterećenja. Ta se značajka mjeri u Paskalima i omogućuje izračun maksimalnog mogućeg naprezanja za duktilni čelik.
Nakon prolaska kroz tu granicu u materijalu se javljaju nepopravljiva iskrivljenja kristalne rešetke. S naknadnim povećanjem sile udarca na radnom komadu i prevladavanju granice popuštanja, deformacija se povećava.
Granica razvlačenja ponekad se miješa s granicom elastičnosti . To su slični pojmovi, ali granica elastičnosti je vrijednost maksimalne otpornosti metala i ona je malo ispod granice tečenja.
Vrijednost prinosa je oko pet posto veća od granice elastičnosti.
Sastav čeličnih legura
Karakteristike metala ovise o formiranoj kristalnoj rešetki, koja se, pak, određuje sadržajem ugljika. U strukturnom dijagramu dobro je utvrđena ovisnost vrsta rešetke o količini ugljika. Ako, na primjer, u čeličnoj rešetki ima do 0, 06% ugljika, onda je to klasični ferit, koji ima granularnu strukturu. Takav materijal je krhak ali tekući i ima veliku granicu udarne čvrstoće.
Struktura čelika dijeli se na:
- feritni;
- perlita-feritna;
- cementita-feritna;
- cementni perlit;
- perlita.
Ugljični dodaci i čvrstoća
Zakon aditivnosti potvrđen je u postocima promjena u cementitu i feritu u čeliku. Ako je količina aditiva ugljika oko 1, 2%, granica razvlačenja čeličnog materijala se povećava i povećava tvrdoću, čvrstoću i temperaturnu otpornost. Uz naknadno povećanje sadržaja ugljika, tehnički parametri se pogoršavaju. Čelik je slabo zavaren i nevoljko podložan štancanju. Najbolji način za zavarivanje legura ponaša se s niskim sadržajem ugljika.
Mangan i silicij
U obliku aditiva, za povećanje stupnja deoksidacije, dodatno se dodaje mangan. Osim toga, ovaj element smanjuje štetne učinke sumpora. Sadržaj mangana obično nije veći od 0, 8% i ne utječe na tehnološka svojstva legure. Prisutna je kao čvrsta komponenta.
Silicij također ne utječe posebno na karakteristike metala. Potrebno je povećati kvalitetu zavarivačkih dijelova. Sadržaj ovog elementa ne prelazi 0, 38% i dodaje se tijekom procesa deoksidacije.
Sumpor i fosfor
Sumpor se nalazi u obliku krhkih sulfita. Povećana količina ovog elementa utječe na mehanička svojstva legure. Što je više sumpora, lošija je duktilnost, fluidnost i viskoznost legure. Ako se prekorači granica od 0, 06%, proizvod je osjetljiviji na koroziju i postaje sposoban za jaku abraziju.
Prisutnost fosfora povećava indeks protoka, ali u isto vrijeme smanjuje duktilnost i viskoznost. Općenito, povišeni sadržaj fosfora značajno degradira kvalitetu metala. Osobito štetan za značajke zajedničkog visokog sadržaja fosfora i ugljika. Važeće granice za sadržaj fosfora su vrijednosti od 0, 025 do 0, 044%.
Dušik i kisik
To su nemetalne nečistoće koje snižavaju mehanička svojstva legure. Ako je udio kisika veći od 0, 03%, tada metal brže stari, vrijednosti duktilnosti i viskoznosti padaju. Dodaci dušiku povećavaju čvrstoću, ali u ovom slučaju se smanjuje granica razvlačenja. Povećani sadržaj dušika čini čelik krhkim i pridonosi brzom starenju metalne konstrukcije.
Ponašanje aditiva od legura
Za poboljšanje svih fizikalnih parametara čelika u leguru se dodaju posebni elementi za legiranje. Takvi aditivi mogu biti volfram, molibden, nikal, krom, titan i vanadij. Dodavanje spoja u traženim omjerima daje najprihvatljivije rezultate.
Doping značajno povećava brzinu protoka, žilavost i sprječava deformacije i pucanje.
Alloy check
Prije početka proizvodnje proučavati svojstva metalnih legura, provoditi ispitivanja. Na metalne uzorke utječu različita opterećenja do potpunog gubitka svih svojstava.
Tereti su:
- Statistički opterećenje.
- Provjerite izdržljivost i zamor čelika.
- Istezanje stavke.
- Ispitivanje savijanjem i torzijom.
- Savijanje i vlačna čvrstoća spoja.
U tu svrhu koristite posebne strojeve i stvorite uvjete što bliže načinu rada budućeg dizajna.
testiranje
Za ispitivanje cilindričnog uzorka poprečnog presjeka od 20 milimetara i procijenjene duljine od deset milimetara primjenjuje se vlažno opterećenje. Sam uzorak ima duljinu veću od deset milimetara tako da se može pouzdano uhvatiti i označen je duljinom od deset milimetara i zove se izračunati. Sila rastezanja se povećava i mjeri se povećano produljenje uzorka. Radi jasnoće, podaci se iscrtavaju. To se naziva uvjetna rastezljiva karta.
Uz malo opterećenje, uzorak je proporcionalno produljen . Kada se sila istezanja dovoljno poveća, doseći će se granica razmjernosti. Nakon prolaska ove granice počinje nesrazmjerno izduženje materijala s jednakom promjenom vlačne čvrstoće. Tada se dostigne granica, nakon čega se uzorak ne može vratiti na izvornu duljinu. Prolaskom ove vrijednosti dolazi do promjene uzorka bez povećanja vlačne sile. Na primjer, za čeličnu šipku Art. 3, ova vrijednost je jednaka 2450 kg po kvadratnom centimetru.
Neizražena točka protoka
Ako je s konstantnom snagom udarca, materijal sposoban da se dugo deformira, onda se naziva idealno plastičnim.
U ispitivanjima se često događa da je granica popuštanja nejasno definirana, zatim je uvedena definicija uvjetne granice tečenja. To znači da sila koja djeluje na metal uzrokuje deformaciju ili rezidualnu promjenu od oko 0, 2%. Vrijednost preostale promjene ovisi o duktilnosti metala.
Što je metal više plastičan, to je vrijednost preostalog naprezanja veća. Tipične legure u kojima takva deformacija nije jasno izražena su bakar, mesing, aluminij, čelik niskog ugljika. Uzorci tih legura nazivaju se zbijeni.
Kada metal počne "teći", kao što su pokazali eksperimenti i istraživanja, postoje snažne promjene u kristalnoj rešetki. Na njegovoj površini pojavljuju se smične linije, a slojevi kristala se značajno pomiču.
Nakon što se metal spontano ispružio, on prelazi u sljedeće stanje i ponovno stječe sposobnost odupiranja. Zatim legura dostiže svoju čvrstoću, a detalji jasno pokazuju najslabije područje na kojem dolazi do oštrog sužavanja uzorka.
Površina poprečnog presjeka postaje manja i na tom mjestu dolazi do loma i razaranja. Veličina vlačne sile u ovom trenutku pada zajedno s vrijednošću naprezanja i dijela.
Legure visoke čvrstoće izdržavaju opterećenja do 17.500 kilograma po kvadratnom centimetru. Vlačna čvrstoća čelika ST.3 je unutar 4–5 tisuća kilograma po kvadratnom centimetru.
Značajka plastičnosti
Plastičnost materijala važan je parametar koji se mora uzeti u obzir pri projektiranju konstrukcija. Plastičnost je određena s dva pokazatelja:
- preostalo izduženje;
- sužavanje u pauzi.
Preostalo izduženje se izračunava mjerenjem ukupne duljine dijela nakon što je slomljen. Sastoji se od zbroja duljina svake polovice uzorka. Zatim se u postocima određuje omjer izvorne uvjetne duljine. Što je metalna legura jača, to je manja vrijednost relativnog izduženja.
Preostalo sužavanje je omjer u postotku najuže točke raskida s početnom površinom presjeka ispitivane šipke.
Stopa krhkosti
Najkrvavija metalna legura je alatni čelik i lijevano željezo. Krhkost je svojstvo suprotno od plastičnosti i donekle je proizvoljno, jer jako ovisi o vanjskim uvjetima.
Takvi uvjeti mogu uključivati:
- Temperatura okoline Što je temperatura niža, proizvod postaje krhkiji.
- Brzina promjene primijenjenog napora.
- Vlaga i drugi parametri.
Pri promjeni vanjskih uvjeta, isti se materijal ponaša drugačije. Ako je svinjetina stegnuta na svim stranama, onda se ne slomi ni pod velikim opterećenjima. Na primjer, kada su na čeličnoj šipki utori, dio postaje vrlo krhak.
Stoga se u praksi ne primjenjuje koncept granice krhkosti, nego se stanje uzorka određuje kao krhko ili pak plastično.
Čvrstoća materijala
To mehaničko svojstvo izratka i karakterizira sposobnost da izdrži opterećenje nije u potpunosti uništeno. Za ispitni uzorak stvoreni su uvjeti koji odražavaju većinu budućih radnih uvjeta i primjenjuju različite učinke, postupno povećavajući opterećenje. Povećanje udarnih sila uzrokuje plastičnu deformaciju u uzorku. U duktilnim materijalima deformacija se javlja na jednom izrazito izraženom području nazvanom vrat. Krhki materijali mogu se istovremeno razbiti na nekoliko mjesta.
Čelik prolazi test kako bi točno odredio različita svojstva kako bi dobio odgovor o mogućnosti njegove uporabe u određenim uvjetima u izgradnji i stvaranju složenih struktura.
Vrijednosti prinosa različitih vrsta čelika navedene su u posebnim standardima i tehničkim uvjetima. Postoje četiri glavne klase. Vrijednost prinosa proizvoda prve klase može doseći 500 kg / cm kvadratnih, Druga klasa zadovoljava zahtjeve za opterećenje do 3 tisuće kg / cm kvadratnih, Treći - do 4 tisuće kg / cm2 kvadratnih. i četvrti razred izdržati do 6.000 kg / cm kvadrat.