Модуль упругости сталь 70
Обновлено: 02.05.2024
При проектировании стальных изделий или элементов конструкций учитывают способность сплава выдерживать разнонаправленные виды нагрузок: ударные, изгибающие, растягивающие, сжимающие. Значение модуля упругости стали, наряду с твердостью и другими характеристиками, показывает стойкость к этим воздействиям.
Например, в железобетонном строительстве используют продольные и поперечные арматурные стержни. В горизонтальной плоскости они подвержены растяжению, а в вертикальной — давлению всей массы конструкции. В местах концентрации напряжений: углы, технологические проемы, лифтовые шахты и лестничные пролеты — размещают большее количество арматуры. Способность бетона впитывать воду служит причиной постоянных изменений сжимающих и растягивающих нагрузок.
Рассмотрим другой пример. В военное время создавалось множество разработок в сфере авиации. Самыми частыми причинами катастроф были возгорания двигателей. Отрываясь от земли, самолет попадает в атмосферные слои с разреженным воздухом и его корпус расширяется, обратный процесс происходит при посадке. Кроме этого, на конструкцию воздействует сопротивление воздушных потоков, давление искривленных слоев воздуха и другие силы. Несмотря на прочность, существующие в то время сплавы не всегда были пригодны для изготовления ответственных деталей, в основном, это приводило к разрывам топливных баков.
В различных видах промышленности из стали изготавливают детали подвижных механизмов: пружины, рессоры. Марки, используемые для таких целей, не склонны к трещинообразованию при постоянно изменяющихся нагрузках.
Модуль упругости стали
Упругость твердых тел — это способность принимать исходную форму после прекращения деформирующих воздействий. Например, брусок пластилина обладает нулевой пружинистостью, а резиновые изделия можно сжимать и растягивать. При различных применениях сил к предметам и материалам, они деформируются. В зависимости от физических свойств тела или вещества, различают два вида деформации:
- Упругая — последствия исчезают по окончании действия внешних сил;
- Пластическая — необратимое изменение формы.
Модуль упругости — название нескольких физических величин, характеризующих склонность твердого тела деформироваться упруго.
Впервые понятие было введено Томасом Юнгом. Ученый подвешивал грузы к металлическим стержням и наблюдал за их удлинением. У части образцов длина увеличилась в два раза, другие — были разорваны в ходе эксперимента.
Сегодня определение объединяет ряд свойств физических тел:
Модуль Юнга: Вычисляется по формуле E= σ/ε, где σ — напряжение, равное силе, деленной на площадь ее приложения, а ε — упругая деформация, эквивалентная отношению удлинения образца с начала деформации и сжатию после ее прекращения.
Модуль сдвига (G или μ): способность сопротивляться деформации при сохранении объема, когда направление нагрузок производится по касательной. Например, при ударе по шляпке гвоздя, если он был произведен не под прямым углом, изделие искривляется. В сопромате величину используют для вычисления сдвигов и кручения.
Модуль объемной упругости или объемного сжатия (К): изменения, вызванные действием всестороннего напряжения, например, гидростатического давления.
Коэффициент Пуансона (Ⅴ или μ): отношение поперечного сжатия к продольному удлинению, вычисляется для образцов материалов. У абсолютно хрупких веществ он равен нулю.
Константа Ламе: энергия, провоцирующая возвращение в исходную форму, вычисляется через построение скалярных комбинаций.
Модуль упругости стали соотносится с рядом других физических величин. Например, при проведении эксперимента на растяжение, важно учитывать предел прочности, превышение которого оборачивается разрушением детали.
- Соотношение жесткости и пластичности;
- Ударная вязкость;
- Предел текучести;
- Относительное сжатие и растяжение (продольное и поперечное);
- Пределы прочности при ударных, динамических и др. нагрузках.
Применение ряда подходов обусловлено требованиями к механическим свойствам материалов в разных отраслях промышленности, строительства, приборостроения.
Модуль упругости разных марок стали
Наибольшей способностью противостоять деформации обладают рессорно-пружинистые стальные сплавы. Эти материалы характеризуются высоким пределом текучести. Величина показывает напряжение, при котором деформация растет без внешних воздействий, например при сгибании и скручивании.
Характеристики упругости стали зависят от легирующих элементов и строения кристаллической решетки. Углерод придает стальному сплаву твердость, однако в высоких концентрациях снижается пластичность и пружинистость. Основные легирующие добавки, повышающие упругие свойства: кремний, марганец, никель, вольфрам.
Нередко, нужных показателей можно достичь лишь с помощью специальных режимов термообработки. Таким образом все фрагменты детали будут иметь единые показатели текучести, а слабые участки будут исключены. В противном случае изделие может надломиться, лопнуть или растрескаться. Марки 60Г и 65Г обладают такими характеристиками, как сопротивление разрыву, вязкость, стойкость к износу, они применяются для изготовления промышленных пружин и музыкальных струн.
В металлургической промышленности создано несколько сотен марок стали с разными модулями упругости. В таблице приведены характеристики популярных сплавов.
Таблица модулей прочности марок стали
| Наименование стали | Модуль упругости Юнга, 10¹²·Па | Модуль сдвигаG, 10¹²·Па | Модуль объемной упругости, 10¹²·Па | Коэффициент Пуассона, 10¹²·Па |
| Сталь низкоуглеродистая | 165…180 | 87…91 | 45…49 | 154…168 |
| Сталь 3 | 179…189 | 93…102 | 49…52 | 164…172 |
| Сталь 30 | 194…205 | 105…108 | 72…77 | 182…184 |
| Сталь 45 | 211…223 | 115…130 | 76…81 | 192…197 |
| Сталь 40Х | 240…260 | 118…125 | 84…87 | 210…218 |
| 65Г | 235…275 | 112…124 | 81…85 | 208…214 |
| Х12МФ | 310…320 | 143…150 | 94…98 | 285…290 |
| 9ХС, ХВГ | 275…302 | 135…145 | 87…92 | 264…270 |
| 4Х5МФС | 305…315 | 147…160 | 96…100 | 291…295 |
| 3Х3М3Ф | 285…310 | 135…150 | 92…97 | 268…273 |
| Р6М5 | 305…320 | 147…151 | 98…102 | 294…300 |
| Р9 | 320…330 | 155…162 | 104…110 | 301…312 |
| Р18 | 325…340 | 140…149 | 105…108 | 308…318 |
| Р12МФ5 | 297…310 | 147…152 | 98…102 | 276…280 |
| У7, У8 | 302…315 | 154…160 | 100…106 | 286…294 |
| У9, У10 | 320…330 | 160…165 | 104…112 | 305…311 |
| У11 | 325…340 | 162…170 | 98…104 | 306…314 |
| У12, У13 | 310…315 | 155…160 | 99…106 | 298…304 |
Модуль упругости для металлов и сплавов
| Наименование материала | Значение модуля упругости, 10¹²·Па |
| Алюминий | 65—72 |
| Дюралюминий | 69—76 |
| Железо, содержание углерода менее 0,08 % | 165—186 |
| Латунь | 88—99 |
| Медь (Cu, 99 %) | 107—110 |
| Никель | 200—210 |
| Олово | 32—38 |
| Свинец | 14—19 |
| Серебро | 78—84 |
| Серый чугун | 110—130 |
| Сталь | 190—210 |
| Стекло | 65—72 |
| Титан | 112—120 |
| Хром | 300—310 |
Упругость сталей
| Наименование стали | Значение модуля упругости, 10¹²·Па |
| Сталь низкоуглеродистая | 165—180 |
| Сталь 3 | 179—189 |
| Сталь 30 | 194—205 |
| Сталь 45 | 211—223 |
| Сталь 40Х | 240—260 |
| 65Г | 235—275 |
| Х12МФ | 310—320 |
| 9ХС, ХВГ | 275—302 |
| 4Х5МФС | 305—315 |
| 3Х3М3Ф | 285—310 |
| Р6М5 | 305—320 |
| Р9 | 320—330 |
| Р18 | 325—340 |
| Р12МФ5 | 297—310 |
| У7, У8 | 302—315 |
| У9, У10 | 320—330 |
| У11 | 325—340 |
| У12, У13 | 310—315 |
Предел прочности
Твердые тела способны выдерживать ограниченные нагрузки, превышение предела приводит к разрушению структуры металла, формированию заметных сколов или микротрещин. Возникновение дефектов сопряжено со снижением эксплуатационных свойств или полным разрушением. Прочность сплавов и готовых изделий проверяют на испытательных стендах. Стандартами предусмотрен ряд испытаний:
- Продолжительное применение деформирующего усилия;
- Кратковременные и длительные ударные воздействия;
- Растяжение и сжатие;
- Гидравлическое давление и др.
В сложных механизмах и системах выход из строя одного элемента автоматически становится причиной повышения нагрузок на другие. Как правило, разрушения начинаются на тех участках, где напряжения максимальны. Запас прочности служит гарантией безопасности оборудования во внештатных ситуациях и продлевает срок его службы.
Рессорно-пружинная сталь 70
Цифра 70 обозначает, что среднее содержание углерода в стали составляет 0,70%.
Характеристики и применение
Сталь 70 является конструкционной рессорно-пружинной нелегированной специальной сталью обладает высокими прочностными и упругими свойствами и применяется для изготовления деталей от которых требуются повышенные прочностные и упругие свойства, износостойкость, деталей, работающих в условиях трения при наличии высоких статических и вибрационных нагрузок:
- замковые шайбы
- диски сцепления
- эксцентрики
- шпиндели
- регулировочные прокладки
- бандажи
- крановые колеса
Сталь 70 также применяется для изготовления пружин, элементов рессор толщиной до 12 мм; цилиндрических и фасонных пружин диаметром до 15 мм; буферных пружин небольших размеров. Цилиндрических и фасонных пружин, навиваемых в холодном состоянии из проволоки диаметром 0,14-8 мм, плоских пружин, дуформируемых в холодном состоянии из ленты толщиной не более 5 мм.
Температура критических точек, °С
Химический состав, % (ГОСТ 14959-79)
| C | Mn | Si | Cr | Cu | Ni | P | S |
| не более | |||||||
| 0,67-0,75 | 0,50-0,80 | 0,17-0,37 | 0,25 | 0,20 | 0,25 | 0,035 | 0,035 |
Химический состав, % (ГОСТ 14959-2016)
| Массовая доля элементов, % | ||||||||
| C | Si | Mn | Cr | V | W | Ni | B | Cu, не более |
| 0,67-0,75 | 0,17-0,37 | 0,50-0,80 | Не более 0,25 | — | — | Не более 0,25 | — | 0,20 |
ПРИМЕЧАНИЕ. Знак «-» означает, что массовая доля элемента не нормируется и не контролируется
Химический состав стали 70 предназначенной для изготовления патентированой проволоки (ГОСТ 14959-2016)
| Массовая доля элементов, % | |||||
| C | Si | Mn | Cr | Ni | Cu |
| Не более | |||||
| 0,67-0,75 | 0,17-0,37 | 0,30-0,60 | 0,15 | 0,15 | 0,20 |
Твердость металлопродукции в состоянии поставки (ГОСТ 14959-2016)
| Твердость металлопродукции, НВ, не более | |
| категории 1Б, 2Б, 3Б, 4Б, 3Г, 3Д, 3Е | термически обработанной (категории 1А, 2А, 3А, 3Б, 4А) |
| 269 | 229 |
ПРИМЕЧАНИЕ: При изготовлении металлопродукции без термической обработки допускаются отклонения по твердости:
Сталь конструкционная рессорно-пружинная 70С3А
На данной страничке приведены технические, механические и остальные свойства, а также характеристики стали марки 70С3А.
70С3А - классификация и применение марки
Классификация материала: Сталь конструкционная рессорно-пружинная
Применение: тяжело нагруженные пружины ответственного назначения.
70С3А - химический состав материала в процентном соотношении
70С3А - механические свойства при температуре 20°
70С3А - технологические свойства
70С3А - зарубежные аналоги
70С3А - pасшифровка обозначений, сокращений, параметров материала
| Механические свойства : | |
| s в | - Предел кратковременной прочности , [МПа] |
| s T | - Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа] |
| d 5 | - Относительное удлинение при разрыве , [ % ] |
| y | - Относительное сужение , [ % ] |
| KCU | - Ударная вязкость , [ кДж / м 2 ] |
| HB | - Твердость по Бринеллю , [МПа] |
Физические свойства : | |
| T | - Температура, при которой получены данные свойства , [Град] |
| E | - Модуль упругости первого рода , [МПа] |
| a | - Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20 o - T ) , [1/Град] |
| l | - Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)] |
| r | - Плотность материала , [кг/м 3 ] |
| C | - Удельная теплоемкость материала (диапазон 20 o - T ), [Дж/(кг·град)] |
| R | - Удельное электросопротивление, [Ом·м] |
Свариваемость : | |
| без ограничений | - сварка производится без подогрева и без последующей термообработки |
| ограниченно свариваемая | - сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке |
| трудносвариваемая | - для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки - отжиг |
Внимание! Вся приведённая информация о 70С3А носит ознакомительный характер. Все интересующие Вас характеристики необходимо уточнять у специалистов.
50ХГ рессоры автомашин, пружины подвижного состава железнодорожного транспорта
3К-7 Для производства холоднотянутой проволоки, применяемой для изготовления пружин, навиваемых в холодном состоянии и не подвергаемых закалке.
50ХСА пружины часовых механизмов, крупные пружины ответственного назначения
50ХГФА пружины особо ответственного назначения, рессоры легковых автомобилей
50ХГА рессоры автомашин, пружины подвижного состава железнодорожного транспорта
51ХФА проволока для изготовления пружин
50ХФА тяжелонагруженные ответственные детали, к которым предъявляются требования высокой усталостной прочности, пружины, работающие при температуре до 300°С и другие детали.
55С2 пружины и рессоры, применяемые в автомобилестроении, тракторостроении, железнодорожном транспорте и других отраслях машиностроения.
55С2ГФ для изготовления пружин особо ответственного назначения, рессор автотранспорта
55С2А рессоры автомашин, пружины подвижного состава железнодорожного транспорта
55ХГР для изготовления рессорной полосовой стали толщиной 3— 24 мм.
60Г плоские и круглые пружины, рессоры, пружинные кольца и другие детали пружинного типа, от которых требуются высокие упругие свойства и износостойкость- бандажи, тормозные барабаны и ленты, скобы, втулки и другие детали общего и тяжелого машиностроения.
60С2 тяжелонагруженные пружины, торсионные валы, пружинные кольца, цанги, фрикционные диски, шайбы пружинные.
60С2Г для изготовления автомобильных и тракторных рессор, пружин подвижного состава железнодорожного транспорта
60С2А тяжелонагруженные пружины, торсионные валы, пружинные кольца, цанги, фрикционные диски, шайбы Гровера и др.
60С2Н2А ответственные и тяжелонагруженные пружины и рессоры.
60С2ХА для изготовления крупных высоконагруженных пружин и рессор ответственного назначения.
60С2ХФА ответственные и высоко нагруженные пружины и рессоры, изготовляемые из круглой калиброванной стали.
65ГА термически обработанная проволока диаметром 1.2 - 5.5 мм для изготовления пружин
65Г пружины, рессоры, упорные шайбы, тормозные ленты, фрикционные диски, шестерни, фланцы, корпусы подшипников, зажимные и подающие цанги и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной износостойкости, и детали, работающие без ударных нагрузок.
65 рессоры, пружины и другие детали, от которых требуются повышенные прочностные и упругие свойства, износостойкость- детали, работающие в условиях трения при наличии высоких статических и вибрационных нагрузок.
68А термически обработанная проволока диаметром 1.2 - 5.5 мм для изготовления пружин
65С2ВА ответственные и высоконагруженные пружины и рессоры.
70Г пружины механизмов и машин
68ГА термически обработанная проволока диаметром 1.2 - 5.5 мм для изготовления пружин
70Г2 для изготовления пружин различных машин и механизмов различных отраслей промышленности- ножей землеройных машин
70С2ХА пружины часовых механизмов, крупные пружины ответственного назначения
70 рессоры, пружины и другие детали, от которых требуются повышенные прочностные и упругие свойства, а также износостойкость.
70ХГФА термически обработанная проволока диаметром 1.2 - 5.5 мм для изготовления пружин
80 круглые и плоские пружины и другие детали, работающие в условиях трения и под действием вибрационных нагрузок
75 круглые и плоские пружины различных размеров, пружины клапанов двигателя автомобиля, пружины амортизаторов, рессоры, замковые шайбы, диски сцепления, эксцентрики, шпиндели, регулировочные прокладки и другие детали, работающие в условиях трения и под действием статических и вибрационных нагрузок.
85 пружины, фрикционные диски и другие детали, к которым предъявляются требования высоких прочностных и упругих свойств и износостойкости.
SH Для изготовления механических пружин, подвергаемых статической и динамической нагрузкам
SL Для изготовления механических пружин, подвергаемых статической и динамической нагрузкам
SM Для изготовления механических пружин, подвергаемых статической и динамической нагрузкам
ДМ Для изготовления механических пружин, подвергаемых статической и динамической нагрузкам
ДН Для изготовления механических пружин, подвергаемых статической и динамической нагрузкам
КТ-2 Для производства холоднотянутой проволоки, применяемой для изготовления пружин, навиваемых в холодном состоянии и не подвергаемых закалке
Сталь конструкционная рессорно-пружинная 70Г
На данной страничке приведены технические, механические и остальные свойства, а также характеристики стали марки 70Г.
70Г - классификация и применение марки
Применение: пружины механизмов и машин
70Г - химический состав материала в процентном соотношении
70Г - механические свойства при температуре 20°
70Г - зарубежные аналоги
70Г - pасшифровка обозначений, сокращений, параметров материала
| Механические свойства : | |
| s в | - Предел кратковременной прочности , [МПа] |
| s T | - Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа] |
| d 5 | - Относительное удлинение при разрыве , [ % ] |
| y | - Относительное сужение , [ % ] |
| KCU | - Ударная вязкость , [ кДж / м 2 ] |
| HB | - Твердость по Бринеллю , [МПа] |
Внимание! Вся приведённая информация о 70Г носит ознакомительный характер. Все интересующие Вас характеристики необходимо уточнять у специалистов.
70С3А тяжело нагруженные пружины ответственного назначения.
Сталь конструкционная рессорно-пружинная 70
На данной страничке приведены технические, механические и остальные свойства, а также характеристики стали марки 70.
70 - классификация и применение марки
Применение: рессоры, пружины и другие детали, от которых требуются повышенные прочностные и упругие свойства, а также износостойкость.
70 - химический состав материала в процентном соотношении
70 - механические свойства при температуре 20°
70 - технологические свойства
70 - зарубежные аналоги
70 - pасшифровка обозначений, сокращений, параметров материала
Внимание! Вся приведённая информация о 70 носит ознакомительный характер. Все интересующие Вас характеристики необходимо уточнять у специалистов.
Читайте также: