Свойства стали

Среди физических свойств стали:

Истинная плотность7850-7900кг/м³,

Теплопроводность высокая,

Температура плавления –температура, при которой сталь из твердо-го состояния переходит в жидкое, температура плавления железа -1535°С_: но при введении в его состав углерода и других элементов она изменяется

Механические свойства стали

Характеризуются пределом прочности при растяжении. Пределом текучести, относительным удлинением, твердостью и ударной вязкостью.

Испытание стали на растяжение с одновременной оценкой ее упругости, производят на образцах в форме стержня круглого или прямоугольного сечения. Для этого используют разрывные машины, снабженные приспособлением для записи диаграммы растяжения образца. По вертикальной оси диаграммы откладывают растягивающую нагрузку, а по горизонтальной – соответствующее приращение длины образца (смотри рис. 5.5.1)

На диаграмме растяжения прямой участок (от начала координат до точки 1) показывает, что удлинение Δl испытуемого образца прямо пропорционально приложенной нагрузке Р₁. Максимальное напряжение, при котором сохраняется прямая пропорциональность между удлинением образца и приложенной нагрузкой, называется пределом пропорциональности (σ_пр).

Деформации образца, в котором напряжения не превышают предел

Рис5.5.1

пропорциональности, являются упругими, и при снятии нагрузки восстанавливается первоначальная длина образца. При незначительном повышении нагрузки до P₂ (точка 2) образец начинает вытягиваться (сталь «течет»), хотя нагрузка остается постоянной, что соответствует горизонтальной площадке на диаграмме. Напряжение, при котором появляется текучесть стали, называется пределом текучести (σ_т). Образец приобретает остаточные деформации, т. Е. деформации, остающиеся в образце после снятия нагрузки.

При дальнейшем увеличении нагрузки до Р₃, наступает разрыв образца (точка 3). Максимально достигнутое при этом напряжение в образце, называется пределом прочности стали (σ_p), Мпа, который вычисляют по формуле:

σ_р=P/А₀,

где P – наибольшая нагрузка, Н;

Ао – первоначальная площадь поперечного сечения образца, м².

Относительное удлинение образца при испытании на разрыв, характеризует пластичность стали, т. е способность приобретать значительные остаточные деформации без разрывов и трещин. Относительное удлинение ε(%), определяют по формуле:

ε=(l₁ – l₀)/l₀

где l_о –расчетная (начальная) длина образца, мм;

l₁- длина образца после разрыва, мм.

Испытание на растяжение является основным при оценке механических свойств стали, применяемых в строительстве.

Твердость – способность стали сопротивляться вдавливанию в нее других, более твердых тел (например, алмазного конуса или стального шарика).

Ударная вязкость - свойство стали противостоять динамическим

(ударным) нагрузкам. Ее величина определяется количеством работы, необходимой для разрушения стального образца на маятниковом копре.

Среди химических свойств стали наиболее важным является коррозионная стойкость, которая характеризует способность стали сопротивляться разрушающему действию окружающей среды.

Термическая обработка улучшает физико-механические свойства стали. Различают следующие виды термической обработки стали: закалку, отпуск, отжиг, нормализацию.

Закалка заключается в нагреве стали до 800-900 °С и быстром охлаждении ее в воде или масле.

Закалка увеличивает прочность и твердость стали, но снижает ударную вязкость.

Отпуск закаленной стали – медленный ее нагрев до 200-350 °С, выдержка при этой температуре с последующим медленным охлаждением на воздухе.

При отпуске стали снижается твердость, но повышается вязкость.

Отжиг – нагрев стали до определенной температуры, выдержка и медленное охлаждение в печи. Отжигают сталь для снижения твердости и повышения ее вязкости.

Нормализация стали – разновидность отжига, состоящая из нагрева ее до температуры ниже температуры закалки, выдержки при этой температуре и охлаждения на воздухе. Нормализация повышает твердость, прочность и ударную вязкость стали.