О результатах испытания углеродистой стали на растяжение
Проведение испытаний углеродистой стали на растяжение. Оценка деформации центрального растяжения в строительных конструкциях или в различных деталях. Анализ влияния повышенных температур и формы сечения образцов углеродистой стали на их прочность.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.11.2018 |
| Размер файла | 440,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
О результатах испытания углеродистой стали на растяжение
Киселев Вячеслав Валериевич, преподаватель
Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России
Проведение испытаний углеродистой стали на растяжение используется при изучении дисциплины механика по теме "Центральное растяжение -- сжатие". Результаты таких испытаний хорошо известны, их можно встретить в литературе. В данной работе идет речь об испытании углеродистой стали на прочность в условиях повышенных температур. Приводится зависимость предела прочности углеродистой стали от температуры нагрева.
Центральное растяжение -- это один из простых видов деформации, который изучается по дисциплине Прикладная механика в рамках раздела Сопротивление материалов. Деформация центральное растяжение встречается в строительных конструкциях или в различных деталях достаточно часто, поэтому изучение данного вопроса является весьма актуальным. В рамках изучения данной темы организовано проведение лабораторной работы.
Для проведения испытания на растяжение в качестве образцов могут быть выбраны различные виды материалов, обычно это пластичные материалы. В данной работе приведем основные результаты испытания на растяжение углеродистой стали.
В качестве образцов для проведения испытаний были выбраны стальная пластина (рисунок 1, б) и стальной образец цилиндрической формы (рисунок 1, а).
Рисунок 1. Образцы углеродистой стали для проведения исследований на растяжение
Размеры сечений образов составляли: диаметр цилиндрического образца 6 мм, размеры поперечного сечения пластины 2х15 мм. Перед проведением испытаний образцы углеродистой стали были подвергнуты нагреву от 300 до 600 0С с интервалом 100 0С. Нагрев образцов до заданных температур осуществляли в муфельной печи. Время нагрева составляло 5 минут. Этого времени хватало для полного прокаливания образцов. Таким образом, имели по пять образцов каждого из сечений. Первая пара образцов -- это стальной цилиндр и стальная пластина, не подвергавшихся нагреву, вторая пара -- это образцы предварительно нагретые до 300 0С и так далее.
Основной целью данной работы было провести анализ влияния повышенных температур и формы сечения образцов углеродистой стали на их прочность. В различных литературных источниках приводятся различные данные о влиянии температур на прочность стали и все они свидетельствуют о ее разупрочнении вследствие нагрева.
Испытания металлических образцов проводили на разрывной машине Р-5 (рисунок 2). Привод разрывной машины механический. Винтовая пара приводит в движение нижнюю балку, на которой установлено зажимное устройство. Вертикальное перемещение зажимного устройства и создает растягивающую силу. Верхнее зажимное устройство закреплено на неподвижной балке, связанной рычагами с силоизмерителем. Предельная нагрузка на образец может регулироваться ступенчато и составляет от 10000 Н до 50000 Н. В нашем испытании размеры поперечных сечений образцов позволяли установить предельную нагрузку на образцы в размере 25000 Н. Машина снабжена самописцем, строящем диаграмму растяжения испытуемых образцов и двумя индикаторами часового типа. Больной индикатор показывает значение действующей нагрузки на образец, малый индикатор величину абсолютного удлинения образца. В данном испытании востребованным был больший индикатор. Испытуемые образцы доводили до разрушения, фиксируя при этом предельную нагрузку на образец. По этой нагрузке определяли пределы прочности образцов, который брали как среднее значение пределов прочности цилиндрического стального образца и стальной пластины.
Рисунок 2. Машина разрывная для испытания образцов из металлов на растяжение Р-5
углеродистый сталь деформация растяжение
Полученные данные представлены на рисунке 3. Это зависимость предельного нормального напряжения от температуры нагрева образцов. Полученная зависимость может быть использована при решении различных учебных задач, где одним из вопросов является определение прочностных свойств стальных конструкций в условиях нагревания до различных температур.
Рисунок 3. Зависимость напряжений от роста температуры
Анализ представленной на рисунке 3 зависимости позволяет сделать следующие выводы:
1. Температура нагрева образцов углеродистой стали в пределах до 200 0С мало сказывается на разупрочнении стальных образцов. Потеря прочности составила 2 % при нагреве до 100 0С и 5 % при нагреве до 200 0С соответственно.
2. Нагрев образцов углеродистой стали до 300 0С нельзя также назвать критическим, тем не менее, при таких температурах наблюдается снижение прочности уже на 12 %.
3. Нагрев образцов до 400 0С привел к разупрочнению стальных образцов уже на 30 % и составил 175 МПа. Такой показатель прочности может оказаться критическим в конструкциях в случае их полной загрузки и привести к их обрушению.
4. Нагрев стальных образцов до 500 0С привел к снижению прочности до 118 МПа. Таким образом, прочность понизилась на 53 %. Температуру нагрева углеродистой стали в 500 0С в нашем случае можем считать критической. Вероятность разрушения незащищенных конструкций при их полном прогреве является максимальной.
5. Последним из экспериментов стал тот, в котором нагрев стальных образцов составлял уже 600 0С. Стальные образцы практически потеряли прочностные свойства. Значение предельного нормального напряжения составляло лишь около 80 МПа.
Таким образом, эксперимент показал, что повышение нагрева конструкций из углеродистой стали приводит к потере прочности по экспоненциальному закону. Высокотемпературное воздействие на металлические конструкции, изготовленные из углеродистой стали, негативно влияет на их прочностные свойства. Если эта температура незначительна и составляет менее 300 0С, то разупрочнение не является существенным, нагрев стальных конструкций до больших температур может привести к существенному снижению прочности.Стальные несущие конструкции, которые могут быть подвергнуты нагреву до высоких температур (более 400) нуждаются в огнезащите.
Список литературы
1. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики. - М.: Высшая школа, 2001.
2. Яблонский А.А., Никифорова В.М. Курс теоретической механики. - СПб.: Лань, 2002.
3. Воронков И.М. Курс теоретической механики. - М.: Наука, 1966.
4. Гернет М.М. Курс теоретической механики. - М.: Высшая школа, 1987.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Сферы применения инструментальной углеродистой стали и ее потребительские свойства. Разделение инструментальной углеродистой стали по химическому составу на качественную и высококачественную. Технологии производства и технико-экономическая оценка.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 12.12.2011Классификация и маркировка углеродистой стали. Основные представления о структуре металлов и сплавов. Изготовление металлографических шлифов. Термическая обработка стали: отжиг, закалка и отпуск. Макроскопический анализ ее излома, механические свойства.
контрольная работа [2,5 M], добавлен 18.10.2013Термическая обработка углеродистой стали. Влияние скорости охлаждения аустенита на характер образующихся продуктов. Изменение зерна перлита в зависимости от температуры нагрева аустенитного зерна. Дисперсионное твердение, естественное старение.
реферат [362,9 K], добавлен 26.06.2012Характеристика рельсовой стали - углеродистой легированной стали, которая легируется кремнием и марганцем. Химический состав и требования к качеству рельсовой стали. Технология производства. Анализ производства рельсовой стали с применением модификаторов.
реферат [1022,5 K], добавлен 12.10.2016История развития выплавки стали в дуговых электропечах. Технология плавки стали на свежей углеродистой шихте с окислением. Выплавка стали в двухванном сталеплавильном агрегате. Внеагрегатная обработка металла в цехе. Разливка стали на сортовых МНЛЗ.
отчет по практике [86,2 K], добавлен 10.03.2011Применение и классификация стальных труб. Характеристика трубной продукции из различных марок стали, стандарты качества стали при ее изготовлении. Методы защиты металлических труб от коррозии. Состав и применение углеродистой и легированной стали.
реферат [18,7 K], добавлен 05.05.2009Исследование классической разливки стали в изложницы на сталеплавильном производстве. Изучение блочных, гильзовых и составных типов кристаллизаторов. Описания устройства для резки слитка на куски, работы секции охлаждения слябов из углеродистой стали.
отчет по практике [2,3 M], добавлен 17.05.2011Требования к конструкционным материалам. Экономические требования к материалу определяются. Марки углеродистой стали обыкновенного качества. Углеродистые качественные стали. Цветные металлы и сплавы. Виды термической и химико-термической обработки стали.
реферат [1,2 M], добавлен 17.01.2009Фазы в железоуглеродистых сплавах: аустенит, феррит, цементит. Структурные составляющие в сталях. Микроструктура стали и схема ее зарисовки. Схема строения перлита. Микроструктура углеродистых сталей после отжига. Состав и структура эвтектоидной стали.
реферат [960,5 K], добавлен 12.06.2012Процесс изготовления и применение проволоки стальной, углеродистой, пружинной 2 класса, ГОСТ9389–75. Механические свойства стали 70. Патентирование катанки. Подготовка поверхности металла к волочению. Испытание и контроль качества проволоки. Виды брака.
презентация [634,0 K], добавлен 11.02.2014Первое, второе и третье превращение при отпуске. Распад мартенсита и аустенита. Изменение строения и состава фаз при отпуске углеродистой стали. Виды отпускной хрупкости. Сегрегация атомов фосфора на границах зерен. Деформационное старение железа.
лекция [125,7 K], добавлен 29.09.2013Расшифровка марки стали 25, температуры критических точек, химический состав, механические свойства и назначение. Построение графика химико-термической обработки стальной детали с указанием температуры нагрева, времени выдержки и скорости охлаждения.
курсовая работа [444,5 K], добавлен 20.05.2015Проверка прочности ступенчатого стержня при деформации растяжение и сжатие. Расчет балки на прочность при плоском изгибе. Определение статически определимой стержневой системы, работающей на растяжение. Сравнение прочности балок различных сечений.
контрольная работа [1,4 M], добавлен 18.05.2015Производство стали в кислородных конвертерах. Легированные стали и сплавы. Структура легированной стали. Классификация и маркировака стали. Влияние легирующих элементов на свойства стали. Термическая и термомеханическая обработка легированной стали.
реферат [22,8 K], добавлен 24.12.2007Металлургия стали как производство. Виды стали. Неметаллические включения в стали. Раскисление и легирование стали. Шихтовые материалы сталеплавильного производства. Конвертерное, мартеновское производство стали. Выплавка стали в электрических печах.
контрольная работа [37,5 K], добавлен 24.05.2008Сущность статических испытаний материалов. Способы их проведения. Осуществление испытания на растяжение, на кручение и изгиб и их значение в инженерной практике. Проведение измерения твердости материалов по Виккерсу, по методу Бринеля, методом Роквелла.
реферат [871,2 K], добавлен 13.12.2013Схема процесса коррозионного растрескивания под напряжением (КРН). Сравнительные испытания стойкости металла вблизи шва и основного металла труб 12х1220 мм из стали 17Г1С-У и 17,8х1220 мм из стали К60 к КРН. Анализ состояния образцов после испытаний.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 27.09.2012Механические свойства стали при повышенных температурах. Технология плавки стали в дуговой печи. Очистка металла от примесей. Интенсификация окислительных процессов. Подготовка печи к плавке, загрузка шихты, разливка стали. Расчет составляющих завалки.
курсовая работа [123,5 K], добавлен 06.04.2015Строение и свойства стали, исходные материалы. Производство стали в конвертерах, в мартеновских печах, в дуговых электропечах. Выплавка стали в индукционных печах. Внепечное рафинирование стали. Разливка стали. Специальные виды электрометаллургии стали.
реферат [121,3 K], добавлен 22.05.2008История открытия нержавеющей стали. Описание легирующих элементов, придающих стали необходимые физико-механические свойства и коррозионную стойкость. Типы нержавеющей стали. Физические свойства, способы изготовления и применение различных марок стали.
реферат [893,5 K], добавлен 23.05.2012
