Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!
Proizvodnja valjanih proizvoda uključuje proizvodnju velikog broja vrsta konstrukcijskih čelika. Strukture tijekom rada doživljavaju složena opterećenja, kompresiju, udar, savijanje ili istovremeno djelovanje u kompleksu. Za teške i teške uvjete rada konstrukcija, mehanizama i konstrukcija, potrebno je osigurati izdržljivost, sigurnost i pouzdanost rada, u vezi s kojima se povećavaju zahtjevi na metal kao osnovni konstrukcijski materijal.
Glavna stvar u izračunu struktura je želja da se smanji presjek čeličnih konstrukcija modernih sklopova kako bi se smanjila njihova masa i ekonomična potrošnja materijala bez smanjenja nosivosti konstrukcije. Ovisno o radnim uvjetima, zahtjevi za čelik variraju, ali postoje standardni koji su važni i koji se koriste u procesu projektiranja. Konstrukcijski čelik mora zadovoljiti visoke karakteristike čvrstoće s dovoljno duktilnosti materijala.
Točka iskorištenja važna je konvencionalna fizikalna veličina izravno korištena u formulama za izračun. Primjena ovog pokazatelja kao osnova za izračunavanje čvrstoće konstrukcije je razumna, budući da se nepovratne promjene u linearnim dimenzijama pojavljuju tijekom rada u strukturi, što dovodi do uništenja oblika proizvoda i njegovog kvara. Povećanjem ove karakteristike moguće je smanjiti konstrukcijske presjeke materijala i težinu metalnih konstrukcija i omogućiti veća opterećenja.
Granica razvlačenja metala je karakteristika čelika, što ukazuje na kritično naprezanje, nakon čega se materijal nastavlja deformirati bez povećanja opterećenja. Ovaj važan pokazatelj mjeri se u Pascalima (Pa) ili MegaPascals (MPa) i omogućuje izračunavanje granice dopuštenih naprezanja za nodularne čelike.
Nakon što materijal nadvlada granicu popuštanja, u njemu se javljaju nepovratne deformacije, mijenja se struktura kristalne rešetke, događaju se plastične promjene. Ako se vlačna vrijednost sile poveća, onda nakon prolaska granice popuštanja deformacija čelika nastavlja rasti.
Često se pojam strmine čelika naziva naprezanjem, pri čemu počinje nepovratna deformacija, bez definiranja razlika s granicom elastičnosti. No, u stvarnim uvjetima, vrijednost indikatora granice razvlačenja premašuje granicu elastičnosti za oko 5%.
Opće informacije i karakteristike čelika
Čelik pripada leguri na bazi željeza s ugljikom i aditivima drugih elemenata. Materijal se topi iz mješavine od lijevanog željeza s metalnim otpadom u peći s otvorenim, električnim i kisikovim pretvaračima.
Stanje ravnoteže u strukturi čelika
Formirana kristalna rešetka metala ovisi o količini ugljika u njima i određena je strukturnim dijagramom u skladu s procesima u ovoj leguri. Na primjer, rešetka od čelika, koja sadrži do 0, 06% ugljika, ima zrnatu strukturu i ferit u svom čistom obliku. Čvrstoća takvih metala je mala, ali materijal ima visoku granicu žilavosti i fluidnosti. Strukture čelika u ravnoteži su podijeljene:
- feritno;
- perlita-feritna;
- cementita-feritna;
- cementni perlit;
- perlita;
Utjecaj sadržaja ugljika na svojstva čelika
Promjene u glavnim komponentama cementita i ferita određuju se svojstvima prvih prema zakonu aditivnosti. Povećanje postotka ugljika na 1, 2% omogućuje povećanje čvrstoće, tvrdoće, praga hladnog kapaciteta za 20 ° C i granice tečenja. Povećanje sadržaja ugljika mijenja fizička svojstva materijala, što ponekad dovodi do pogoršanja tehničkih karakteristika, kao što su sposobnost zavarivanja, deformacije tijekom žigosanja. Legure s niskim udjelom ugljika imaju izvrsne zavarivačke strukture.
Mangan i aditivi od silicija
Mangan se u leguru uvodi kao tehnološki aditiv za povećanje stupnja deoksidacije i smanjenje štetnih učinaka sumpornih nečistoća. U čelicima je prisutan kao kruti sastojci u količini ne većoj od 0, 8% i nema značajan utjecaj na svojstva metala.
Silicij djeluje u sastavu legure na sličan način, dodaje se tijekom procesa deoksidacije u količini ne većoj od 0, 38%. Za spajanje dijelova zavarivanjem, sadržaj silicija ne smije prelaziti 0, 24%. Silicij u leguri ne utječe na svojstva čelika.
Nečistoće sumpora i fosfora
Granica sadržaja sumpora u leguri je prag od 0, 06%, sadržana je u obliku krhkih sulfita. Visok sadržaj nečistoća značajno narušava mehanička i fizikalna svojstva čelika. To se očituje u smanjenju duktilnosti, naponu tečenja, udarne čvrstoće, otpornosti na habanje i korozije.
Sadržaj fosfora također pogoršava pokazatelje kakvoće metalnih legura, povećava se granica razvlačenja nakon povećanja fosfora u sastavu, ali se smanjuje viskoznost i duktilnost. Standardni sadržaj nečistoća u slitini reguliran je intervalom od 0, 025 do 0, 044%. Fosfor najsnažnije razgrađuje svojstva čelika uz istodobno održavanje visoke količine dodatka ugljika.
Dušik i kisik u leguri
Te tvari zagađuju čelik s ne-metalnim nečistoćama i narušavaju njegova mehanička i fizička svojstva. To se posebno odnosi na prag viskoznosti i izdržljivosti, plastičnosti i krhkosti. Sadržaj u leguri kisika u količini većoj od 0, 03% uzrokuje brzo starenje metala, dušik povećava krhkost i s vremenom se povećava starenje. Sadržaj dušika povećava čvrstoću, čime se smanjuje granica razvlačenja.
Aditivi za legiranje u sastavu legura
Za legirani čelik, koji se posebno uvodi u određene kombinacije elemenata za poboljšanje karakteristika kvalitete. Kompleksno dopiranje daje najbolje rezultate. Krom, nikal, molibden, volfram, vanadij, titan i drugi koriste se kao aditivi.
Doping povećava granicu tečenja i druga tehnološka svojstva, kao što su udarna čvrstoća, stezanje i mogućnost žarenja, snižavanje praga naprezanja i pucanja.
Ispitivanje čelika
Kako bi se u potpunosti proučila svojstva materijala i odredila granica razvlačenja, plastična deformacija i čvrstoća, provoditi ispitivanja uzoraka metala do potpunog uništenja. Ispitivanje se provodi pod djelovanjem opterećenja sljedećeg oblika:
statičko opterećenje;- ciklička kategorija (izdržljivost ili umor);
- istezanje;
- savijanja;
- torziona;
- rjeđe za kombinirana opterećenja, kao što su savijanje i istezanje.
Određivanje granica ispitnog opterećenja provodi se u standardnim uvjetima, uz korištenje posebnih strojeva, koji su opisani u pravilima Državnih standarda.
Ispitni uzorak određuje granicu razvlačenja
Da biste to učinili, uzmite uzorak cilindričnog oblika veličine 20 mm, procijenjene dužine 10 mm i nanesite na njega vlačnu silu. Koncept procijenjene duljine odnosi se na udaljenost između rizika koji se primjenjuju na duži uzorak za sposobnost hvatanja. Za ispitivanje se određuje odnos između povećanja vlačne čvrstoće i istezanja ispitnog uzorka .
Sva očitavanja testa automatski se prikazuju kao graf za vizualnu usporedbu. To se naziva dijagram uvjetne napetosti ili uvjetnog naprezanja, graf ovisi o početnom dijelu uzorka i njegovoj početnoj duljini. U početku, povećanje sile dovodi do proporcionalnog izduženja uzorka. Ova situacija vrijedi do granice proporcionalnosti.
Nakon postizanja tog praga, grafikon postaje krivocrtan i ukazuje na neproporcionalno povećanje duljine s jednakom povećanjem opterećenja. Zatim slijedi definicija granice tečenja. Sve dok naprezanja u uzorku ne prelaze ovaj pokazatelj, materijal s prestankom opterećenja može se vratiti u svoje prvobitno stanje s obzirom na veličinu i oblik. U praksi, test proces razlika između tih ograničenja je mala i ne vrijedi mnogo pozornosti.
Snaga prinosa
Ako nastavite povećavati opterećenje, dolazi trenutak ispitivanja, kada se promjena oblika i veličine nastavlja bez povećanja čvrstoće. Na dijagramu je to prikazano horizontalnom ravnom linijom (platformom) prinosa. Zabilježen je maksimalni napon pri kojem se deformacija povećava, nakon prestanka povećanja opterećenja. Ovaj se pokazatelj naziva granica razvlačenja. Za čelik Art. 3 granica razvlačenja od 2450 kg po kvadratnom centimetru.
Uvjetna čvrstoća tečenja
Tijekom ispitivanja, mnogi metali daju dijagram u kojem je područje protoka odsutno ili slabo izraženo, za njih se koristi koncept uvjetne granice tečenja. Ovaj koncept definira naprezanje koje uzrokuje rezidualnu promjenu ili deformaciju u granici od 0, 2% . Metali na koje se primjenjuje koncept uvjetne granice tečenja su legirani i visoko ugljični čelici, bronca, duralumin i drugi. Što je čelik više plastičan, to je veća indikacija zaostalih deformacija. To uključuje aluminij, mjed, bakar i čelik niskog ugljika.
Ispitivanje uzoraka čelika pokazuje da fluidnost metala uzrokuje značajne pomake kristala u rešetki, a karakterizira se pojavom linija na površini, usmjerenih na središnju os cilindra.
Krajnja snaga
Nakon promjene za određenu količinu, uzorak prelazi u novu fazu, kada, nakon prevladavanja granice razvlačenja, metal ponovno može odoljeti rastezanju . To se odlikuje otvrdnjavanjem, a linija dijagrama ponovno raste, iako se povećanje javlja u blagoj manifestaciji. Pojavljuje se privremena otpornost na konstantno opterećenje.
Nakon postizanja maksimalnog naprezanja (vlačna čvrstoća), na uzorku se pojavljuje uzorak oštrog suženja, takozvani vrat, karakteriziran smanjenjem površine poprečnog presjeka, a uzorak se razbija u najtanjem dijelu. U tom slučaju vrijednost napona naglo opada, a veličina sile se smanjuje.
Čelik Članak 3 karakterizira se vlačnom čvrstoćom od 4000–5000 kg / cm2. Za metale visoke čvrstoće ova brojka dostiže granicu od 17.500 kg / cm3.
Plastičnost materijala
Odlikuje ga dva pokazatelja:
- preostalo izduženje;
- rezidualno suženje u prekidu.
Da biste odredili prvi indikator, izmjerite ukupnu duljinu istegnutog uzorka nakon rupture. Da biste to učinili, složite dvije polovice jedna s drugom. Mjerenjem duljine izračunajte postotak izvorne duljine. Trajne legure manje su osjetljive na duktilnost, a relativna brzina istezanja se smanjuje na 63 eta11%.
Druga karakteristika izračunava se nakon mjerenja najužeg dijela razmaka i izračunava se kao postotak početne površine reza uzorka.
Čelična lomljivost
Suprotno svojstvo plastičnosti je pokazatelj materijalne krhkosti . Lomljivi metali smatraju lijevano željezo, alatni čelik. Podjela čelika na krhke i duktilne je uvjetna, budući da su uvjeti rada ili ispitivanja, brzina povećanja opterećenja i temperatura okoline važni za određivanje ovog pokazatelja.
Neki se materijali u različitim uvjetima ne ponašaju krhko. Na primjer, lijevano željezo, koje je smješteno tako da je stegnuto na sve strane, ne propada čak ni pod velikim opterećenjima i naprezanjima koja se pojavljuju u unutrašnjosti. Čelik s utorima karakterizira povećana krhkost. Otuda je zaključak da je mnogo svrsishodnije testirati ne granice krhkosti, nego odrediti stanje materijala kao plastiku ili krhkost.
Ispitivanje čelika radi utvrđivanja fizikalnih i tehničkih svojstava vrši se radi dobivanja pouzdanih podataka za radove izgradnje i stvaranje objekata u gospodarstvu.