Сталь характеристики: Сталь — что это? Характеристики и свойства стали

Нержавеющая сталь характеристики

Нержавеющей сталью является хромосодержащий сплав стали, обладающий высокой коррозийной стойкостью. Повышенное сопротивление к коррозии объясняется содержанием не менее 11% хрома, при этом сплавы являются нержавеющими в слабоагрессивных средах, при содержании более 17% хрома — агрессивных окислительных и других средах. Среди остальных важных легирующих элементов нержавеющая сталь может содержать никель, азот, титан и молибден. Последний, в свою очередь, используется для достижения сверхвысокой коррозионной стойкости. Высокая сопротивляемость к коррозии объясняется наличием очень тонкой, невидимой оксидной пленки, покрывающей поверхность стали. Эта пленка (оксид хрома) защищает сталь от воздействия агрессивных сред. При повреждении она самостоятельно восстанавливается.

Нержавеющая сталь обладает следующими основными характеристиками:

• Высокое сопротивление коррозии, прочность и долговечность. 
• Стойкость к окислению при высоких температурах.  
• Гигиеничность (не имеет пор и трещин для проникновения грязи и бактерий).
• Огнеупорность.
• Эстетичный вид поверхности.
• Высокие пластичные характеристики.

Виды нержавеющих сталей

Существует четыре основных вида нержавеющей стали:

• Аустенитные.
• Ферритные.
• Дуплексные.
• Мартенситные.

Наиболее распространены среди них аустенитные и ферритные.
Аустенитные стали — эта группа нержавеющих сталей является наиболее широко используемой. Содержание никеля в такой стали составляет не менее 7%, что придает ей пластичность, широкий спектр температурных режимов эксплуатации, обеспечивает легкий процесс сварки. К сталям этого вида относятся:

• AISI 304 (08Х18Н10), AISI 321 (08Х18Н10Т) — наиболее распространенные стали, используемые в производстве оборудования для пищевой промышленности;
• AISI 316 (10Х17Н13М2Т) — в состав этой стали входят молибден и титан. Это позволяет использовать ее для изготовления оборудования эксплуатируемого в более агрессивной среде. Также аустенитная сталь является немагнитной, вследствие чего магнитные частицы не притягиваются к поверхности, что в противном случае приводило бы к её загрязнению.

Ферритные стали — имеют свойства близкие к свойствам малоуглеродистой стали, но с лучшей сопротивляемостью к коррозии. Наиболее известна из этого вида сталь AISI 430 (12Х17), которая используются в домашнем хозяйстве, декоративной отделке, бытовой технике. Она достаточно дешева, но обладает рядом существенных недостатков:

• Низкая коррозионная стойкость и повышенная хрупкость по сравнению с аустенитными сталями.
• Особые требования к режимам сварки (необходим подогрев деталей и быстрое охлаждение сварного шва).
• Ферритная сталь является магнитной. Она притягивает частицы к поверхности, что вызывает её загрязнение и, как следствие, появление коррозии.

Сталь 08Ю — расшифровка и характеристики

Сталь 08Ю малоуглеродистая конструкционная качественная сталь, легированная алюминием. Мягкая, с высокими показателями текучести и ударной вязкости, эта сталь идеально поддается вытяжке любой сложности, механической и технологической обработке, холодной штамповке. Сталь редко применяется для изготовления строительных несущих конструкций, т.к. не обладает высокими показателями твердости. 08Ю является улучшаемым сплавом, ее характеристики могут быть существенно повышены благодаря термической обработке.

Характеристики

Сталь 08Ю является конструкционной качественной углеродистой сталью. В составе содержится алюминий, придающий металлу прочность и мелкозернистую структуру. Свариваемость материала неограниченна, сталь 08Ю нечувствительна к флокенам и не склонна к отпускной хрупкости. Сталь 08Ю широко используется для изготовления деталей методом холодной штамповки. Она подходит для деталей ответственных узлов, которые подвергаются высокой нагрузке. Благодаря свойствам стали 08Ю, ее можно подвергать сложной и особо сложной вытяжке. Алюминий в составе сплава оказывает непосредственное влияние на прокаливаемость, что позволяет существенно повысить характеристики металла с помощью процедур закалки и отпуска.

Марка	ГОСТ	Зарубежные аналоги	Классификация
08Ю	4041-71	есть	сталь конструкционная качественная углеродистая
	1577-93
	10705-80

Расшифровка

Маркировка стали несет информацию о ее химическом составе, качестве и степени раскисления. По этим показателям о свойствах и эксплуатационных характеристиках металла можно сказать многое, т.к. каждый химический элемент, содержащийся в значимом количестве, оказывает на них влияние. Качество металла зависит от концентрации вредных примесей – фосфора и серы, а степень раскисления указывает на пористость структуры.

• 08 – это индекс содержания углерода в сотых долях процента, т.е. в стали 08Ю содержится до 0.08% углерода. Содержание углерода в стали 08Ю невысокое, что заметно сказывается на ее эксплуатационных характеристиках и сфере применения. Углерод, вступая во взаимодействие с железом, составляющим основу стали, отвечает за образование жесткой структуры. Чем больше в стали углерода, тем она тверже и прочнее, тем лучше использовать ее в несущих конструкциях, которые не деформируются под воздействием постоянных нагрузок. Чем ниже уровень содержания углерода, тем лучше сталь поддается обработке – сварке, гибке, резанию. Малоуглеродистая сталь не такая прочная, но лучше справляется с ударными нагрузками благодаря показателю ударной вязкости. В тех или иных случаях показатели можно выравнивать за счет добавления легирующих добавок, таких как хром, никель, марганец, алюминий, медь и другие. Легирующие элементы могут добавить прочность малоуглеродистой стали, а также усилить антикоррозионные свойства, устойчивость к высоким или низким температурам, сделать сталь нержавеющей и невосприимчивой к агрессивной кислотной или щелочной среде.
• Ю – указывает на содержание алюминия в сплаве. Алюминий – легирующая добавка и сильный раскислитель. Раскислителями называют элементы, связывающие кислород и азот, препятствующие газообразованию в момент затвердевания сплава. Их намеренно вводят в состав сплава, чтобы предотвратить образование пор и газовых раковин, тем самым помешать образованию неоднородной структуры. Удаление кислорода из состава сплава с помощью алюминия повышает текучесть и ударную вязкость материала. Содержание алюминия влияет на зернистость структуры положительным образом – зерна становятся мельче, что упрочняет структуру металла. Еще одним свойством сталей, легированных алюминием, является высокая жаростойкость.
• Сталь – указывает на качество сплава. Качество определяется в зависимости от содержания в составе сплава фосфора и серы. Фосфор и сера – вредные примеси, серьезно ослабляющие свойства и характеристики материала. Существует 4 категории качества, для каждой из которых установлен порог содержания серы и фосфора: сплавы обыкновенного качества (ст), качественные (сталь), высококачественные (А) и особо высококачественные (Ш).

В состав стали 08Ю входят химические элементы, не указанные в маркировке, их содержание невелико и никак не сказывается на характеристиках материала.

Поставка

Виды поставки материала 08Ю

В22 — Сортовой и фасонный прокат	ГОСТ  11474-76;   ГОСТ  9234-74;
В23 — Листы и полосы	ГОСТ  19903-74;   ГОСТ  14918-80;
В33 — Листы и полосы	ГОСТ  9045-93;   ГОСТ  1577-93;   ГОСТ  4041-71;
В34 — Ленты	ГОСТ  503-81;   ГОСТ  19851-74;
В62 — Трубы стальные и соединительные части к ним	ГОСТ  10707-80;   ГОСТ  10705-80;   ГОСТ  11249-80;

Применение

Сталь 08Ю является конструкционной, но предназначается в основном для изготовления деталей. Ее качества, такие как текучесть, пластичность, ударная вязкость, позволяют применять ее при изготовлении деталей методом холодной штамповки и вытяжки любой сложности. Из стали производят электросварные трубы, трубы паяные двухслойные для трубопроводов гидравлических систем, холоднокатаную ленту, проволоку и т.д. Детали широко применяются при изготовлении бытовой техники и в машиностроении.

Технологические свойства

Сталь 08Ю отличается отличной свариваемостью, не требующей предварительной или последующей термической обработки. Как и все малоуглеродистые стали, сталь 08Ю прекрасно обрабатывается. Свойства сплава можно улучшить с помощью закалки и отпуска. Для сваривания подходят любые способы, швы не склонны к растрескиванию и прекрасно справляются с нагрузками. Материал нечувствителен к флокенам и не склонен к хрупкости после отпуска.

Флокеночувствительность	Свариваемость	Способы сварки	Склонность к отпускной хрупкости
не чувствительна	без ограничений	КТС, РДС, АДС (флюс + защитный газ), АрДС	не склонна

Химический состав

Массовая доля элементов не более, %:

Углерод	Фосфор	Алюминий	Марганец	Кремний	Сера
0. 07	0.02	0.2 – 0,07	0.35	0.03	0.02

Сталь 08Ю – механические свойства

Сортамент	ГОСТ	Размеры – толщина, диаметр	Термообработка	y	d5	sT	sв
		мм		%	%	МПа	МПа
Труба	10705-80				30	174	255
Лист	4041-71	от 4 до 8	есть		36		360
Полоса	1577-93	от 6 до 60	нормализация	60	35	175	290

Материал 08Ю – твердость, Мпа

Сортамент	ГОСТ	HB 10 -1
Лист
после термообработки	4041-71	118
толстый	1577-93	131

Марка 08Ю – ударная вязкость, Дж/см

²

Сортамент	KCU при температурах
	-600С	-400С
Лист горячекатан.	67–79	73–108

Условные обозначения

Механические свойства

HB	KCU	y	d5	sT	sв
МПа	кДж / м2	%	%	МПа	МПа
Твердость по Бринеллю	Ударная вязкость	Относительное сужение	Относительное удлинение при разрыве	Предел текучести	Предел кратковременной прочности

Свариваемость

	Без ограничений	Сварка с ограничениями	Трудносвариваемая
Подогрев	нет	до 100–1200С	200–3000С
Термообработка	нет	есть	отжиг

Зарубежные аналоги

Сталь 08Ю – популярный материал, использующийся как в России, так и по всему миру. Об этом наглядно свидетельствует количество аналогов и заменителей. Аналогами называются сплавы, идентичные по химическому составу и свойствам, но маркированные иначе в соответствии с правилами страны производителя. Заменители, это отличающиеся, но близкие по свойствам стали, которые можно использовать вместо стали 08Ю, не опасаясь, что конструкция или деталь потеряет в эксплуатационных характеристиках.

Решение о замене материала может быть продиктовано разными причинами, иногда это нехватка материала или полное отсутствие стали нужной марки, срочность строительства и т.д. Заменители не приветствуются только в тех областях применения стали, где к точности состава металла предъявляются повышенные требования. Но в строительстве, машиностроении и отраслях, требующих большого количества металла (трубопровод, железные дороги и т.д.) таких требований нет или они ниже.

США

Германия

Япония

Франция

Англия

Евросоюз

Италия

Испания

Швеция

Польша

Румыния

Чехия

Финляндия

Австрия

Австралия

—

DIN,WNr

JIS

AFNOR

BS

EN

UNI

UNE

SS

PN

STAS

CSN

SFS

ONORM

AS

A619 A620 K00040

1. 0338 1.0346 1.0347 DC03 DC04 DC04G1 RRSt3 St12 St14 St4

CR4 SPCC SPCE

3C DC03 E ES FeP01

1449-12CR 1449-1CR 1449-3CR 1CS 1HR 1HS 2HR 3HR DC03 DC04 FeP01

1. 0330 1.0347 DC01 DC03 E FeP03 FeP04

DC01 DC03 DC04 FeP02 FeP04

AP04 DC03 DC04

1142 1147

08J 08JA

11305 11321

RACOLD03F RACOLD04F

St02F St04F

CA2 CA3 CA4 HA3 HA4N

Внимание!   Указаны как точные, так и ближайшие аналоги.

Понимание механических свойств стали

Язык прочности: Понимание механических свойств стали

• Разместил(а): Титус Стил
• 10 июня 2019 г.
• Без комментариев

Когда дело доходит до стали, механические свойства марки стали часто могут означать разницу между длительным и эффективным сроком службы в самых абразивных и износостойких условиях и частыми или даже катастрофическими отказами. Понимание этих свойств абсолютно необходимо при выборе наилучшего сорта абразивостойкой стали для вашего применения. К сожалению, эти механические свойства весьма специфичны, и их точные металлургические определения мало известны за пределами металлургии.

Какие свойства стали определяют износостойкость и сопротивление истиранию?

Сталь обладает рядом свойств, включая: твердость, ударную вязкость, предел прочности при растяжении, предел текучести, удлинение, усталостную прочность, коррозию, пластичность, ковкость и ползучесть. Наиболее важными свойствами износостойкой и износостойкой стали являются:

ТВЕРДОСТЬ — способность материала противостоять трению и истиранию. Стоит отметить, что, хотя в разговорном языке это может означать то же самое, что прочность и ударная вязкость, это сильно отличается от прочности и ударной вязкости в контексте свойств металла.

ПРОЧНОСТЬ трудно определить, но обычно это способность поглощать энергию без разрушения или разрыва. Он также определяется как сопротивление материала разрушению при напряжении. Обычно измеряется в фут-фунтах. на кв. дюйм или джоулей на кв. сантиметр. Важно отличать это от твердости, так как материал, который сильно деформируется, не разрушаясь, может считаться чрезвычайно прочным, но не твердым.

Предел текучести — это измерение силы, необходимой для начала деформации материала (т. е. изгиба или коробления).

ПРОЧНОСТЬ НА РАСТЯЖЕНИЕ — это измерение силы, необходимой для разрыва материала.

УДЛИНЕНИЕ (или пластичность) — это «Степень», до которой материал может быть растянут или сжат до того, как он сломается. Он выражается в процентах от испытываемой длины и находится между пределом прочности на растяжение и пределом текучести (т. е. на какой процент изгибается материал перед разрывом).

Что определяет основные свойства износостойкой и износостойкой стали?

Эти пять определяющих факторов износостойкой и износостойкой стали зависят как от содержания углерода, так и от термической обработки. Без достаточного количества углерода состав стали не может быть изменен (поскольку кристаллическая структура не может быть нарушена, как это предусмотрено в процессе закалки износостойких и стойких к истиранию сталей). Однако без отпуска структура стали остается очень хрупкой. Отпуск включает в себя повторный нагрев стали до определенной температуры (ниже критической температуры), а затем повторную закалку в воде, воздухе или масле, чтобы зафиксировать «отпуск» на желаемом уровне ударной вязкости и твердости.

Эти свойства определяются двумя факторами: химическим составом металла (т. е. сплавами или элементами, которые расплавляются или смешиваются друг с другом) и термической обработкой стали (или ее отсутствием).

Что является «лучшим» из износостойкой и стойкой к истиранию стали?

Существует много типов стали, которые подходят для многих применений. Однако, если мы посмотрим на показатели износостойкости и стойкости к истиранию, ENDURA обладает одними из самых высоких показателей прочности на растяжение, предела текучести и относительного удлинения среди всех износостойких сталей в состоянии «после обработки». Он также «упрочняется» до твердости на 15-20% больше, чем другие износостойкие стали, но при этом остается очень пластичным, не трескается и его легче обрабатывать, гнуть и сваривать.

Независимо от типа стали, который лучше всего подходит для вашего применения, всегда запрашивайте у дистрибьютора заводской сертификат для конкретной партии (называемой плавкой) стали, которую вы покупаете. Этот сертификат основан на реальных испытаниях, проведенных заводом во время производства для определения его механического и химического состава.

Если у вас есть какие-либо вопросы о свойствах стали или вы хотите узнать больше об ENDURA или любой другой ударной, литейной и штампованной стали Titus Steel, броневой плите, острие сваи, грунтозацепе или нестандартной стали, не стесняйтесь обращаться к нам. мы сегодня.

Свойства стали | Понимание свойств материалов

Каждый тип стали имеет уникальные свойства, влияющие на ее характеристики. При поиске типа стали важно понимать, как свойства материала повлияют на все аспекты вашего проекта.

Как и в большинстве вещей в жизни, при выборе типа стали приходится идти на компромиссы. Для этого необходимо иметь полное представление о производстве, конструкции или сборке, а также об использовании вашего продукта или проекта, прежде чем выбирать идеальные свойства стали.

Характеристики

Свариваемость

Свариваемость — это свойство стали, которое сильно влияет на то, насколько легко ее можно использовать в строительстве и производстве. Свариваемость сталей определяет, насколько легко материал может быть сварен. Материалы с низкой свариваемостью склонны к растрескиванию из-за местных напряжений, вызванных нагревом в сварном соединении. Свариваемость материалов обратно пропорциональна прокаливаемости материалов. Это связано с тем, что если материал является закаливаемым, он будет иметь тенденцию к затвердеванию в процессе сварки, что может увеличить хрупкость и привести к растрескиванию из-за локальной термической деформации.

Существует множество различных методов сварки, включая дуговую сварку, сварку MIG, сварку TIG, дуговую сварку порошковой проволокой, сварку энергетическим лучом, сварку трением и другие. Каждый метод сварки используется в разных сценариях для разных типов металлов.

Для сварки сталей с низкой свариваемостью можно использовать процесс термической обработки, который повысит пластичность материала во время сварки, что сделает его менее подверженным растрескиванию. Вам также может понадобиться снять остаточные напряжения после сварки с помощью другого процесса термообработки.

Прокаливаемость

Если ваша конструкция будет использоваться для резки или вам потребуется высокая износостойкость, то при принятии решения следует учитывать свойство стали прокаливаемости.

Упрочняемость материала определяет, насколько легко материал может быть упрочнен термической обработкой. С повышением прокаливаемости снижается свариваемость и наоборот. Сталь с адекватной или высокой прокаливаемостью может иметь уровни твердости, указанные на этапе проектирования. Это стандартная практика для инструментов и приложений, требующих прочности поверхности. Поскольку твердость и пластичность обратно пропорциональны, управление твердостью материала позволяет оптимизировать свойства материала.

На прокаливаемость могут влиять сплавы, но она также зависит от содержания углерода. Сплавы инструментальной стали, обладающие исключительной прокаливаемостью, также имеют высокое содержание углерода. Многие стали также могут подвергаться только поверхностной закалке, а не сквозной закалке.

Обрабатываемость

Если вам придется резать или удалять материал для вашей конструкции, то свойство стали обрабатываться должно играть роль при выборе материала.

Возможность обработки зависит от многих факторов. Если материал слишком твердый, это сократит срок службы инструмента и резко увеличит стоимость деталей. Если материал слишком пластичен, он может пружинить после резки, что приводит к трудностям с соблюдением допусков. Наиболее поддающиеся механической обработке металлы имеют меньшую твердость и умеренную пластичность. Чтобы избежать быстрого износа инструмента, большинство металлов после механической обработки подвергают термообработке до желаемой твердости. 01 Инструментальная сталь, например, подвергается механической обработке после полного отжига для устранения остаточного напряжения и улучшения обрабатываемости. После механической обработки инструментальная сталь подвергается термообработке до желаемой твердости.

Способность материалов к упрочнению также может снизить обрабатываемость детали, поскольку она деформируется и затвердевает в процессе производства. Это может привести к накоплению тепла в обрабатываемой детали вместо металлической стружки, вызывающей тепловые деформации, что затрудняет соблюдение допусков. Если скорости резания и скорости не соблюдаются должным образом, некоторые металлы также могут упрочняться до такой степени, что они достигают той же твердости, что и инструмент, что приводит к опасному отказу инструмента. Такие металлы, как нержавеющая сталь и жаропрочные сплавы, наиболее подвержены деформационному упрочнению и требуют особой осторожности при обработке.

Была создана система оценки обрабатываемости, основанная на значительном количестве факторов. Система использует сталь 1212 в качестве эталона 100% рейтинга.

Таблица обрабатываемости материалов

Обрабатываемость (гибка / формовка)

Если ваша конструкция требует гибки стали или если вы можете извлечь выгоду из низкой стоимости и большого объема штамповки, то обрабатываемость стали будет иметь решающее значение для вашего проекта.

Обрабатываемость влияет на то, насколько легко материал может быть согнут или сформирован. Обычно это делается для придания листовому металлу или даже стальному листу различных форм, включая все, что угодно, от автомобильных панелей до очень больших катаных стальных труб. Металлы с высокой обрабатываемостью можно использовать в штамповке без использования дорогостоящих сервопрессов или легко формовать в различные формы с малым радиусом изгиба.

Свойства материала, включая твердость и пластичность, сильно влияют на обрабатываемость. Металлы с более высокой прочностью, такие как высокоуглеродистая сталь, имеют более низкую пластичность, что делает их гораздо менее пригодными для обработки по сравнению с низкоуглеродистой сталью, которая обладает высокой пластичностью. Чтобы сформировать металл, вы должны получить его, делая металлы с высоким пределом текучести и более низкой пластичностью менее пригодными для обработки, поскольку они требуют больше энергии для гибки и склонны к разрушению во время гибки. Кривая напряжения-деформации материала может указать, насколько материал может быть сформирован до разрушения.

Узнайте больше о кривых напряжения-деформации

После обработки материал сохраняет остаточные напряжения и снижает пластичность из-за деформационного упрочнения. При необходимости остаточные напряжения в материале можно снять путем отжига сформированного металла, который снимает остаточные напряжения и возвращает пластичность.

Обрабатываемость также можно повысить путем нагревания металла. Это называется горячей обрабатываемостью. Когда металл нагревается, его пластичность увеличивается, а предел текучести уменьшается, что приводит к резкому повышению обрабатываемости. Это можно использовать для горячей формовки металлов с более высокой прочностью, которые обычно трескаются при холодной штамповке.

Износостойкость

Если вы изготавливаете режущую кромку, штамп или что-то подобное, свойство износостойкости стали будет определять, как долго ваш инструмент может использоваться до выхода из строя.

Износостойкость — это устойчивость материалов к потере материала поверхности в результате какого-либо механического воздействия, такого как истирание, эрозия, адгезия, усталость или кавитация. Такие материалы, как алмаз и сапфир, обладают необычайно высокой износостойкостью, что делает их идеальными для использования в качестве драгоценных камней, которые служат в течение всей жизни, или для использования в требовательных режущих инструментах. Твердость поверхности сильно влияет на износостойкость материала. Высокая поверхностная твердость напильника позволяет ему изнашивать другие металлы с меньшей твердостью, не испытывая при этом значительного износа.

На твердость или износостойкость металлов влияет геометрия решетки, образованная атомами металла. Если атомы могут двигаться или смещаться внутри этой решетки из-за неровностей, то твердость металла ниже. Когда дислокации предотвращаются благодаря решетчатой ​​структуре, твердость металла увеличивается, обеспечивая улучшенные свойства износа. Когда металл подвергается термической обработке для повышения твердости металла, структура решетки перестраивается с образованием мартенсита, в котором структура решетки гораздо менее склонна к проскальзыванию.

Узнать больше о термическом отверждении

Коррозионная стойкость

Коррозионная стойкость показывает, насколько хорошо материал может противостоять повреждениям, вызванным окислением или другими химическими реакциями. Металлы имеют разный уровень коррозионной стойкости.

Металлы, которые будут подвергаться воздействию дождя, воды, влажности или чего-либо еще, что может вызвать окисление поверхности металла, уязвимы для коррозии. Для защиты от коррозии можно использовать нержавеющую или оцинкованную сталь, титан, алюминий, атмосферостойкую сталь или добавить и сохранить слой герметика, например, краску.

Если металл не подвергается воздействию только вакуума, через достаточное время может начаться коррозия. Вот почему для любого критического компонента необходимо техническое обслуживание и мониторинг для предотвращения коррозии. Чтобы определить рекомендации по техническому обслуживанию, необходимо рассчитать скорость коррозии.

Из-за высокой стоимости нержавеющей стали и алюминия в большинстве крупномасштабных строительных проектов сегодня используется атмосферостойкая сталь или герметики, такие как краска или бетонное покрытие, для предотвращения повреждений от коррозии.

Хотя такие материалы, как нержавеющая сталь, оцинкованная сталь, атмосферостойкая сталь, титан или алюминий, обладают высокой коррозионной стойкостью, они не коррозионностойки. Нержавеющая сталь содержит очень тонкий оксидный слой, который остается пассивным в присутствии агрессивных элементов. Пассивный слой может разрушиться, обнажая локальные участки коррозии. Оцинкованная сталь обеспечивает коррозионную стойкость благодаря тонкому слою цинкового покрытия, которое связывается с железом. Если оцинкованный слой стирается, сталь снова становится подверженной коррозии. Точно так же атмосферостойкая сталь, титан или алюминий могут подвергаться коррозии в определенных ситуациях. Лучшая защита от коррозии – это контроль и техническое обслуживание.

Свойства

Кривая деформации при напряжении

Предел текучести (предел текучести или точка)

Предел текучести материала — это точка, в которой материал начинает подвергаться значительному увеличению скорости деформации по отношению к напряжению. В этот момент пластичные материалы, такие как низкоуглеродистая сталь, начнут подвергаться значительной деформации. Примером этого является переполненная комната, где пол начинает прогибаться намного больше, чем обычно.

В большинстве конструкций в качестве проектного предела используется предел текучести, поскольку, как только материал превышает предел текучести, его усталостная долговечность резко снижается. Некоторые конструкции, в которых предел текучести материала остается ниже предела текучести, могут значительно увеличить стоимость или требуют лишь ограниченного числа применений, могут превысить предел текучести и допустить пластическую деформацию. Чтобы спроектировать компонент для пластической деформации с соблюдением требуемого количества циклов, вам потребуется использовать более продвинутые методы анализа, такие как нелинейный переходный МКЭ, который ASR Engineering часто предоставляет нашим клиентам.

Пружины имеют очень высокий предел текучести, что позволяет им оставаться эластичными и возвращаться в исходное положение после деформации.

Узнайте больше о наших аналитических услугах

Прочность на растяжение (предельное напряжение)

Растягивающее или предельное напряжение материала — это точка, в которой прогиб будет продолжаться до разрушения, если только не уменьшить нагрузку. Другими словами, это количество напряжения, которое приведет к выходу материала из строя через достаточное время. Если вы приближаетесь к пределу прочности материала, вам нужно либо добавить армирование, либо увеличить площадь поперечного сечения, либо перейти на более прочный материал, либо уменьшить нагрузку.

Удлинение

Удлинение измеряет степень растяжения материала по сравнению с его исходным состоянием до разрушения. Это выражается в процентах от общего удлинения, деленного на начальную длину. Например, резиновая полоса длиной 1 дюйм, которая может удлиняться до 2 дюймов перед разрывом, будет иметь 100% удлинение при разрыве.

Чем более хрупок материал, тем меньше он удлиняется перед разрушением. Такие материалы, как бетон или стекло, чрезвычайно хрупкие и ломаются или трескаются, если испытывают почти любое удлинение. Однако металлы значительно различаются по тому, насколько они могут удлиниться до разрушения. Например, легированные и низкоуглеродистые стали обычно удлиняются намного больше, чем высокоуглеродистые стали.

Твердость

Твердость материала показывает, насколько он будет сопротивляться локальной пластической деформации вследствие механического вдавливания или истирания. Твердость особенно важна при производстве. Материалы с высокой твердостью нельзя обрабатывать или формовать так же, как материалы с меньшей твердостью. Обычно металлы закаляются в процессе термообработки после формовки или механической обработки, чтобы соответствовать требуемым спецификациям без резкого увеличения производственных затрат.

Хотя существует несколько шкал и типов твердости, наиболее популярной для механической обработки является шкала Роквелла. Испытание Роквелла измеряет глубину проникновения индентора при большой нагрузке и сравнивает его с проникновением при предварительном нагружении. В отличие от других тестов на твердость, тест Роквелла считается неразрушающим. Существует три шкалы твердости по Роквеллу, включая HRA, HRB и HRC, которые выбираются в зависимости от того, какая из них лучше всего представляет твердость материалов, а HRC представляет самые твердые материалы.

Очень твердая сталь, такая как зубила, высококачественные ножи, инструменты и напильники, имеет твердость 55-66 HRC. В то же время нетермообработанная сталь, такая как A36, даже не использует более высокую шкалу HRC и имеет твердость только HRB 67-83 или HRC N/A-2 (HRB 67 не пересекается со шкалой HRC).

Если вы когда-нибудь задумывались, почему качество лезвия ножа или режущего инструмента может так сильно различаться, то это из-за твердости. Когда вы платите за высококачественный нож или инструмент, большая часть того, за что вы платите, — это дополнительная работа и трудности, необходимые для достижения желаемой твердости, которая может служить без затупления гораздо дольше, чем у конкурентов низкого качества.

---

Типы стали и их свойства

Углеродистая сталь

Существует три типа углеродистой стали. Низкоуглеродистая, среднеуглеродистая и высокоуглеродистая сталь. Каждый тип существенно различается по свойствам.

Обратите внимание, что углеродистые стали AISI с обозначением 10xx имеют содержание углерода, равное .xx%. Например, 1006 имеет содержание углерода 0,06%, а 1045 имеет содержание углерода 0,45%. Как только сталь имеет содержание углерода выше 0,30%, ее свариваемость снижается ниже порогового значения, но ее прокаливаемость увеличивается выше порогового значения.

Низкоуглеродистая сталь

• Свойства
  • Содержание углерода: от 0,05% до 0,30%
  • Свартоваемость: высокая
  • Утвердимость: низкая
  • Машиноспособность: Низкая (высокая планка требует высокой скорости вспеха
  • Износостойкость: Низкая
  • Удельная прочность (отношение прочности к весу): Низкая
• Другие факторы
  • Стоимость: Низкая
• Примеры материалов
  • A36
  • 1006
  • 1009
  • 1018
  • 1020
• Use Examples
  • Civil Structures (Bridges and Buildings)
  • Car Bodies
  • Ships
  • Consumer Product Applications

Medium Carbon Steel

• Свойства
  • Содержание углерода: от 0,30% до 0,60%
  • Свариваемость: от средней до низкой (подвержен упрочнению при сварке, 1060 также требует нагрева и снятия напряжений при сварке)
  • Прокаливаемость: от высокой до средней (поверхностное упрочнение)
  • Обрабатываемость: от высокой (1030) до средней или низкой (1060)
  • Обрабатываемость: от высокой до средней или низкой (1060 подвержен наклепу)
  • Износостойкость: средняя
  • Специфическая прочность (соотношение прочности к весу): высокий и средний
• Другие факторы
  • Стоимость: средняя
• Примеры материалов
  • 1030
  • 1040
  • 1045
  • 1060
  9000 1040
  • 1045
  9000 1060 9000 100007
  • 1045
  10000 1060 104070007
• Использование Примеров
  • Crankshafts
  • Связывание
  • Запчасти для холода

Высокая углеродная сталь

• . Высокая
• Обрабатываемость: Низкая (Подвержен наклепу)
• Обрабатываемость: Низкая (Подвержен наклепу)
• Износостойкость: Высокая
• Удельная прочность (отношение прочности к весу): Высокая

Other Factors

• Cost: High

Material Examples

• 1080
• 1095

Use Examples

• Music Wire
• Springs
• Cutting Tools

Alloy Steel

Alloy сталь была создана с целью дальнейшего улучшения свойств стали путем соединения железа и углерода с другими сплавами.

Аналогично углеродистой стали, хромомолибденовая легированная сталь AISI под номером 41xx имеет содержание углерода, равное .xx%. Например, 4140 имеет содержание углерода 0,40%.

Alloy Elements

• Aluminum: Helps Case Hardening Through Nitriding
• Bismuth: Improves Machinability
• Boron: Improves Hardenability
• Chromium: Improves Hardenability or Corrosion Resistance
• Copper: Improves Corrosion Resistance
• Lead: Improves Machinability
• Марганец: снижает хрупкость и удаляет избыток кислорода или повышает прокаливаемость
• Молибден: повышает ударную вязкость
• Никель: повышает ударную вязкость или коррозионную стойкость
• Кремний: улучшает прочностные или пружинящие свойства или магнитные свойства
• Сера: улучшает механическую обработку
• Титан: снижает мартенситную твердость хромистых сталей
• Вольфрам: повышает температуру плавления
• Ванадий: повышает прочность, сохраняет пластичность при высоких температурах и повышает ударную вязкость

Нержавеющая сталь

• Свойства и преимущества материала
  • Высокая коррозионная стойкость
  • Средняя прочность
  • Легко стерилизованная
  • Низкая скорость газа (304 нержавеющая ставка)
• Примеры использования материалов
  • Свапла
  • . Хроммолибденовая сталь
    • Свойства и преимущества материала
      • Высокая прочность
      • Умеренная свариваемость методом TIG (4130) или термической обработкой
      • Hardenable (4130 and greater)
    • Material Use Examples
      • Structural Tubing
      • Bicycle Frames
      • Gas Bottles
      • Firearms
      • Flywheels

    Tool Steel

    • Material Properties & Benefits
      • Exceptional Hardenability
      • Исключительная износостойкость
      • Удержание режущей кромки при повышенных температурах
      • Очень низкая свариваемость
    • Группы материалов
      • Утверждение воды
      • Холодная работа
      • Устойчивые к ударам
      • Высокоскоростной
      • Hot-Work
      • Специальная цель
    • .
    • Пресс-формы для литья под давлением

  Пружинная сталь

  • Свойства и преимущества материала
    • Исключительный предел текучести (остается эластичным, несмотря на значительную деформацию)
  • Примеры использования материалов
    • Автомобильные пружины
    • Промышленные подвесные пружины
    • Piano Wire
    • Lockpicks

  Weathering Steel

  • Material Protesties и выгод
  • Corrise Corrise .