Каким показателем характеризуется пластичность стали.

Основную роль в обеспечении эксплуатационной надежности СК играют высокая пластичность стали - свойство претерпевать значительные остаточные деформации перед разрушением без нарушения сплошности и образования трещин, и ее высокая вязкость - свойство поглощать механическую энергию в пластически деформируемых объемах без снижения прочности.

Зависимость между растягивающим усилием и относительной деформацией, устанавливаемая при испытаниях на специальных разрывных машинах с устройством для записи диаграммы растя­жения в координатах «усилие - линейная деформация», соответ­ствует одной из схем, приведенных на рис. 6.1. После начальной упругой деформации при достижении величины нормальных напряжений предела текучести по длине образца возникает более или менее равномерная пластическая деформация, которая со­провождается появлением на его поверхности линий скольжения, называемых линиями Чернова - Людерса. Эти линии ориенти­рованы под углом, близким 45°, к оси образца и свидетельствуют о том, что пластическая деформация вызвана действием макси­мальных касательных напряжений.

Для низколегированных сталей, в отличие от малоуглеродистых, на диаграмме растяжения (как показано на рис. 6.1, б) отсутствует явно выраженный горизон­тальный участок (площадка текучести). Для таких сталей пре­дел текучести определяется как напряжение, при котором относительная остаточная дефор­мация достигает значения 0,2%. Дальнейшее нагружение образ­цов при напряжениях более высоких, чем предел текучести, ведет к росту как напряжений, так и пластических деформаций. При достижении максимально возможного (разрушающего) усилия в образце пластические деформации локализуются и в средней части образца возникает местное утонение, которое называется шейкой.

Для количественной оценки пластичности стали по резуль­татам испытаний образцов на одноосное растяжение исполь­зуются следующие параметры: ε _p - относительное удлинение при разрушении: ε_р=∆l _p /l ₀, (1) где ∆l _p - абсолютное удлинение образца с расчетной длиной l ₀ при разрушении; ψ – относительное сужение в изломе: ψ=(A ₀ -A _p )/A ₀; (2) здесь A ₀ и A _p- площади сечения образка, соответственно начальная и в месте разрушения; K _и - коэффициент использовании прочности: K _и=σ_т/σ_в, (3) как отношение предела текучести к временному сопротивлению стали.

Чем ближе значение K _и к единице, тем пластичность стали меньше. Теоретически при K _и=1 реализуется хрупкое разрушение стали.

Испытания на одноосное растяжение позволяют оценить и вязкость стали при разрушении. В этом случае она оценивается удельной работой, затраченной на разрушение a _p =W _p /(l ₀ ·A ₀ ), где W _p- работа, затраченная на разрушение образца; l ₀ ·A ₀ - расчетный объем стали, поглотивший эту работу.

Очевидно, что величина a _p численно равна площади диаграммы растяжения, построенной в координатах «напряжение - относи­тельное удлинение». Приближенно значение a_p как площади диаграммы растяжения может быть вычислено по формуле a_p≈ 0,67σ_вε_p. Пла­стичность сталей для строительных конструкций при темпера­туре +20 °С несколько снижается по мере роста прочности. Однако из этого не следует делать вывод, что конструкции из низколегированных сталей обладают меньшей надежностью, чем из малоуглеродистых.

Почему строительные стали должны иметь высокоразвитые пластические свойства. из Бирюлева, Вопросы-Ответы, стр. 20

Строительные металлические конструкции рабо­тают на большие нагрузки (часто неопределенные), се­чения мощные, узлы сложные. Пластичность является как бы защитным свойством материала. Стержень, ме­талл которого достиг площадки текучести, больше на себя усилия воспринимать не может. Ему в помощь должны «подставить плечи» другие стержни (или уча­стки сечения), предохраняя перегруженный стержень от разрушения. Поэтому нужно заботиться о необходимых запасах пластичности, особенно при сложных условиях работы.

Чем объяснить характер работы стали. Прежде всего ее структурным строением. На пер­вой стадии в основном осуществляется упругий пере­кос в зернах феррита. Для более прочных структурных элементов - перлита и цементита напряжения недо­статочны, чтобы вызвать в них значительные деформа­ции. При достижении площадки текучести в зернах феррита начинается скольжение по диагональным пло­скостям. По этим плоскостям отмечается наименьшее сопротивление нагрузке, тем более, что многочисленные дефекты на атомарном уровне сливаются в линии ди­слокаций, из-за чего сопротивление еще больше снижа­ется. Накопленная в период упругой стадии энергия на­ходит выход в этом скольжении и деформации развива­ются без притока внешней энергии.

Затем, поскольку деформации увеличились, начинает в большей мере возрастать сопротивление цементитовой решетки и перлита. Начинается стадия самоупрочнения. Сталь как бы обретает «второе дыхание». При образо­вании шейки начинает осуществляться физическое раз­рушение всей структуры, завершающееся разрывом.

Дата добавления: 2015-12-08