Относительное удлинение сталей таблица

Обновлено: 06.05.2024

ударная вязкость, Дж/см

- (с U-образным концентратором напряжений).

Механические свойства сталей для холодной обработки определяли: - на образцах без концентратора напряжений [6]; - на образцах размерами 6X6X50 мм по схеме сосредоточенного изгиба с расстоянием между опорами 40 мм [7]; у сталей для обработки металлов давлением при температурах выше 300 °С определяли на образцах с U-образным концентратором напряжений [6], , , , на коротких образцах () [8, 9].

Свойства всех сталей приведены после испытания при нормальной температуре, свойства сталей для обработки металлов давлением при температурах выше 300 °С - дополнительно в диапазоне температур испытания 650. 750 °С. Для широко используемых сталей 4Х5МФС, 5ХВ2СФ, 4Х4ВМФС, 5Х5В3МФС, 5Х2МНФ - дополнительно при температурах 850. 1200 °С.

При составлении таблиц использовали результаты испытаний, проведенных в Украинском научно-исследовательском институте специальных сталей, сплавов и ферросплавов (УкрНИИспецстали) на металле производства, в основном, завода "Днепроспецсталь" не менее трех плавок каждой марки (металл выплавляли в открытых электродуговых печах, масса слитков 1000 и 600 кг). Для сопоставления использованы данные 22.

Для каждой марки стали были отобраны данные, полученные при сопоставимых условиях испытаний, на одинаковых по форме и размерам образцах, при практически одинаковом по качеству материале для изготовления образцов (прутки диаметром 20. 60 мм, продольные образц, для высокотемпературных испытаний - слитки массой 50 кг, выплавленные в открытой индукционной электропечи). Закалку образцов сталей для режущего и измерительного инструмента проводили в диапазоне 800. 950 °С, для холодноштампового инструмента - 950. 1150 °С, для горячештампового инструмента дифференцированно: для сталей, склонных к росту зерна аустенита в диапазоне 800…950 °С, менее склонных - 950. 1200 °С. Это обеспечивало изменение зерна аустенита в каждой стали от N 11-12 до N 5-7. Отпуск проводили при оптимальной для каждой стали температуре.

Поскольку рабочая поверхность инструмента из сталей для горячего деформирования в процессе работы может разогреваться до температуры, превышающей оптимальную температуру отпуска, свойства этих сталей определяли после отпуска при 700 и 750 °С, а испытания проводили при 650, 700, 750 °С. Предварительную закалку проводили от оптимальной для каждой стали температуры. Испытания образцов литого металла в отожженном состоянии проводили в диапазоне 850. 1200 °С.

Данные статистически обработаны: интервальную оценку математического ожидания искомой характеристики проводили с помощью критерия Стьюдента при доверительной вероятности 0,95 [27, 28]. Значения механических свойств характеризуют совокупность, интервальная оценка которой определяется средним арифметическим значением и доверительной погрешностью , так что . В таблицах значения приведены в скобках. Для расчета использовали не менее десяти значений. В приведенных данных учтен разброс значений по плавкам и погрешность измерений.

Относительное удлинение сталей таблица

ГОСТ Р ИСО 2566-1-2009

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПЕРЕВОД ЗНАЧЕНИЙ ОТНОСИТЕЛЬНОГО УДЛИНЕНИЯ

СТАЛЬ УГЛЕРОДИСТАЯ И НИЗКОЛЕГИРОВАННАЯ

Steel. Conversion of elongation values. Part 1. Carbon and low alloy steel

Дата введения 2010-06-01

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН И ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 145 "Методы контроля металлопродукции" на основе аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 3, выполненного ФГУП "СТАНДАРТИНФОРМ"

2 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 11 декабря 2009 г. N 732-ст

3 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 2566-1:1984 "Сталь. Перевод значений относительного удлинения. Часть 1. Сталь углеродистая и низколегированная" (ISO 2566-1:1984 "Steel - Conversion of elongation values - Part 1: Carbon and low alloy steels")

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает способ перевода значений относительного удлинения при комнатной температуре после разрушения образца, полученных на различных пропорциональных и непропорциональных длинах баз, в другие длины баз.

Стандарт распространяется на углеродистые, марганцевоуглеродистые, молибденовые и хромомолибденовые стали с пределом прочности на растяжение от 300 до 700 Н/мм в горячекатаном и нормализованном состояниях с отпуском или без него.

Способ перевода не распространяется на стали:

a) обжатые в холодном состоянии;

b) закаленные и отпущенные;

Этот способ перевода не следует использовать, если длина базы превышает значение, равное 25 , а также если отношение ширины к толщине испытуемого образца превышает 20.

2 Обозначения

Обозначения, применяемые в настоящем стандарте, приведены в таблице 1.

Относительное удлинение на длине базы после разрушения, полученное при испытаниях, %

Относительное удлинение на другой длине базы, для которой требуется перевод, %

Диаметр испытуемого образца

Исходная длина базы

Начальная площадь поперечного сечения испытуемого образца

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 длина базы (gauge length): Любая длина параллельного участка испытуемого образца, которую используют для измерения деформации. Этот термин применяют для обозначения исходной длины базы , отмеченной на испытуемом образце, для определения относительного удлинения после разрушения.

3.2 пропорциональная длина базы (proportional gauge length): Длина базы, имеющая установленную зависимость с квадратным корнем из поперечного сечения, например 5,65 .

3.3 непропорциональная длина базы (non-proportional gauge length): Длина базы, не связанная определенным образом с площадью поперечного сечения испытуемого образца, которая имеет определенный размер, например 50 мм.

4 Основная формула

Данные настоящего стандарта основаны на формуле Оливера, которую в настоящее время широко используют для перевода относительных удлинений.

Формулу Оливера представляют следующим уравнением

где - требуемое относительное удлинение на длине базы ;

- относительное удлинение на длине базы 4.

Используя формулу (1), можно перевести относительное удлинение на длине базы 4 в эквивалентное значение относительного удлинения для испытуемого образца с площадью поперечного сечения и длиной базы . Для длины базы, равной 5,65, формула принимает следующий вид

где - относительное удлинение на длине базы, равной 5,65.

По формуле (2) рассчитаны значения показателей таблиц 2-22 и рисунков 1-5.

5 Перевод из одной пропорциональной длины базы в другую пропорциональную длину базы

Для переводов относительных удлинений используют коэффициенты умножения, определяемые по формуле (1). В таблице 2 приведены соотношения для ряда наиболее широко используемых пропорциональных длин образцов.

Подробные переводы относительных удлинений, полученных на длине базы 4, в удлинения на длине базы 5,65 приведены в таблице 6.

6 Перевод из одной непропорциональной длины базы в другую непропорциональную длину базы для испытуемых образцов с одинаковой площадью поперечного сечения

Перевод значений относительных удлинений различных фиксированных длин баз на испытуемых образцах с одинаковой площадью поперечного сечения также выполняют, используя коэффициенты. Коэффициенты перевода для длин баз 50, 80, 100 и 200 мм приведены в таблице 3.

7 Перевод из пропорциональной длины базы в непропорциональную длину базы

Коэффициенты перевода изменяются в соответствии с площадью поперечного сечения непропорционального испытуемого образца.

В таблице 4 приведены коэффициенты умножения для перевода относительного удлинения на длине базы 5,65 в эквивалентное удлинение для постоянных длин баз, равных 50, 80, 100 и 200 мм, для диапазона площадей поперечного сечения. Для переводов в обратном порядке, т.е. удлинения на постоянной длине базы в эквивалентное удлинение на базе 5,65, используют обратные значения коэффициентов.

Примеры:

a) Удлинение 20% на базе 5,65 эквивалентно удлинению, равному 20·1,139=22,78% на базе испытуемого образца шириной 25 мм, толщиной 6 мм и длиной базы 50 мм (таблица 4).

b) Удлинение 25% для образца для испытаний с поперечным сечением 40х10 мм и длиной базы 200 мм эквивалентно удлинению, равному 25·1/0,796=31,4% на базе 5,65 (таблица 4).

Из приведенных примеров видно, что переводы, включающие другие пропорциональные длины баз, могут быть получены с помощью предварительного или последующего использования коэффициентов, представленных в таблице 2.

Таблицы 7-10 можно использовать для того, чтобы получить некоторые из таких переводов, а таблицы 15-18 - для получения относительного удлинения на стандартной длине базы, соответствующей длине базы 5,65.

Таким же образом таблицы 11-14 используют для перевода для базы 4, а таблицы 19-22 - для относительных удлинений на фиксированных длинах баз в соответствующие удлинения на базе 4.

8 Перевод из непропорциональной длины базы в другую непропорциональную длину базы для испытуемых образцов с различной площадью поперечного сечения

Эти вычисления предпочтительно выполнять в два этапа с начальным переводом на базу 5,65.

Пример - Относительное удлинение, равное 24% для испытуемого образца с базой 200 мм и поперечным сечением 40х15 мм, переводят в удлинение испытуемого образца с сечением 30х10 мм и длинами баз, равными 200, 100 и 50 мм.

24·1/0,863=27,8% - для базы 5,65 (таблица 4).

27,8·0,752=20,9% - для образца с сечением 30х10 мм и длиной базы 200 мм.

27,8·0,992=27,6% - для образца с сечением 30х10 мм и длиной базы 100 мм.

27,8·1,309=36,4% - для образца с сечением 30х10 мм и длиной базы 50 мм.

Относительное удлинение для других пропорциональных длин баз могут быть получены с использованием коэффициентов, представленных в таблице 2.

9 Применение рисунков 1-5

9.1 Рисунки 1-5 могут быть использованы в качестве альтернативного метода для ускоренного выполнения перевода относительных удлинений.

9.2 Рисунки 1-4 могут быть использованы для переводов между длинами баз 5,65 и 50 мм; 5,65 и 200 мм; 4 и 50 мм и 4 и 200 мм, соответственно.

Механические свойства стали

Механические свойства стали во многом определяют то, в каких сферах она применяется. Именно поэтому мы можем отнести их к наиболее важным. Такие качества, как высокая прочность и способность значительно изменять форму, дают возможность применять металл практически везде: от изготовления хирургических инструментов до космической отрасли.

Для определения данных параметров применяются различные методы. Кроме того, они учитывают механические свойства не только сталей, но и их сплавов, благодаря чему данные металлы можно с уверенностью назвать универсальными и удобными в работе. О том, какие параметры данных материалов позволяют применять их в самых разнообразных сферах, поговорим далее.

Состав стали

Основными компонентами стали являются железо и углерод, на долю последнего приходится до 2,14 %. Все существующие на данный момент подобные сплавы классифицируют, исходя из их химического состава.

В производстве используются два вида стали:

Углеродистая, в состав которой, помимо основных составляющих, входят фосфор, сера, марганец, кремний. Сырье может относиться к высоко-, средне- и низколегированным маркам в соответствии с долей углерода в материале. Такой металл подходит для любых нужд, в том числе для изготовления инструмента, эксплуатируемого в условиях высоких нагрузок под постоянным напряжением.
Легированная содержит в себе железо, углерод в сочетании с легирующими элементами (такими как кремний, бор, азот, хром, цирконий, ниобий, вольфрам, титан). От состава легированной стали зависят ее механические и иные свойства, цена, качество продукции, сферы возможного применения. Сегодня можно найти жаропрочные, цементуемые, улучшаемые стали. По структуре специалисты выделяют сырье доэвтектоидного, ледебуритного, эвтектоидного и заэвтектоидного типа.

Определить химические и механические свойства стали, а также область ее использования позволяет марка.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

В процессе производства в сталь вносят примеси. На основании их доли в составе сплава выделяются два типа продукции:

Обыкновенного качества, что предполагает наличие до 0,6 % углерода и соответствие металла ГОСТ 14637 и ГОСТ 380-94. Для маркировки подобной продукции используются буквы «Ст» – данное сокращение говорит о том, что сталь имеет стандартное качество. Такое сырье входит в число наиболее доступных по цене.
Качественная сталь, то есть легированная и углеродистая, которая производится по ГОСТ 1577. Маркировка обязательно содержит в себе особенности состава, количество углерода в сотых долях. Данный материал более дорогой, чем аналог обыкновенного качества, его ценят за высокую пластичность, способность противостоять механическому воздействию. Кроме того, подобный металл можно без труда варить.

Физические, химические и технологические свойства стали

Физические свойства:

Плотность, которая определяется как масса металла на единицу объема. Высокий данный показатель стальных изделий, в том числе арматуры а500с, позволяет активно использовать их для строительных нужд.
Теплопроводность, то есть способность стали обеспечивать распространение теплоты от более нагретых частей к менее нагретым.
Электропроводность – способность материала пропускать электрический ток.

Химические свойства:

Окисляемость, что предполагает возможность соединения металла кислородом. Данное свойство усиливается при нагревании стали. На сплавах, имеющих малую долю углерода, в процессе окисления под действием воды, влажного воздуха формируется ржавчина, то есть оксиды железа.
Стойкость к коррозии – способность металла не вступать в химические реакции, не окисляться.
Жаростойкость представляет собой отсутствие окислительных процессов на сплаве под воздействием высокой температуры, а также способность не образовывать окалину.
Жаропрочность – сохранение сталью прочности в условиях высокой температуры.

Технологические свойства:

Ковкость, то есть способность материала принимать заданную форму под действием внешних сил.
Обрабатываемость резанием – важное свойство стали, которое упрощает производство металлопроката, так как данный металл хорошо поддается обработке режущим инструментом.
Жидкотекучесть – способность расплава проникать в узкие зазоры, заполнять пространство.
Свариваемость – позволяет осуществлять эффективные сварочные работы, формируя надежное неразъемное соединение, лишенное дефектов.

Механические свойства стали по ГОСТу

Прочность

От данной характеристики зависит, сможет ли металл не разрушиться под действием больших внешних нагрузок. Это механическое свойство стали измеряется количественно при помощи предела текучести и прочности:

Пределом прочности называют максимальное механическое напряжение, при превышении которого происходит разрушение сплава.
Предел текучести, то есть степень механического напряжения. Превышение данного показателя вызывает дальнейшее растяжение металла без дополнительной нагрузки.

Так, при небольших деформациях металлический стержень сохраняет упругость, возвращаясь к исходной длине после снятия приложенного напряжения. Если же напряжение оказывается выше предела текучести, наблюдается пластическая деформация изделия. Иными словами – происходит необратимое удлинение стержня, после которого он не способен вернуться к исходной длине.

Растяжение стержня до разрыва позволяет установить максимальное напряжение, то есть предел прочности материала на разрыв.

Пластичность

Данное механическое свойство стали позволяет ей под действием внешней нагрузки менять форму и потом сохранять ее. Для количественной оценки этого показателя измеряют удлинение при растяжении и угол изгиба. Если во время простого испытания на изгиб металл разрушается при большом пластическом прогибе, его признают пластичным. В противном случае речь идет о хрупком сплаве.

Хорошая пластичность проявляется при испытании растяжением в виде значительного удлинения заготовки либо ее сжатия. Под удлинением понимают увеличения длины в процентном выражении после разрушения до первоначальной длины. А сужение в процентах – это сокращение площади изделия в сравнении с исходным объемом.

Вязкость

Еще одно важное механическое свойство стали, которое подразумевает способность материала справляться с динамическими нагрузками. Его оценивают количественно как отношение работы, необходимой для разрушения образца, к площади его поперечного сечения. Чаще всего понятием «вязкость» обозначают уровень, при котором происходит нехрупкое разрушение металла.

Характер разрушения может быть хрупким или пластичным – разница между этими явлениями наиболее ярко прослеживается на примере ферритных стальных сплавов. Ферритные стали и все металлы, обладающие объемно-центрированной кубической атомной решеткой, имеют общую особенность: при низких температурах им свойственен хрупкий характер разрушения, а при высоких – пластичный. Температуру перехода из одного состояния в другое специалисты обозначают как температуру вязко-хрупкого перехода.

Маркировка сталей

В машиностроении высоко ценятся механические свойства конструкционной, то есть углеродистой и легированной стали, а также высоколегированных нержавеющих сталей. При обозначении марок конструкционной легированной стали (ГОСТ 4543) первые две цифры свидетельствуют о среднем содержании углерода, которое указывается в сотых долях процента.

Буквы в маркировке имеют такую расшифровку:

Р – бор;
Ю – алюминий;
С – кремний;
Т – титан;
Ф – ванадий;
Х – хром;
Г – марганец;
Н – никель;
М – молибден;
В – вольфрам.

После буквы идут цифры, которые обозначают примерное содержание легирующего элемента в целых единицах процента. Если цифр нет, то доля конкретного вещества в металле не превышает 1,5 %. Буква «А» в конце маркировки является признаком высококачественной стали. Показателем особенно высококачественной стали является буква «Ш» через три тире.

Механические свойства нержавеющих высоколегированных сталей (ГОСТ 5632) зависят от перечисленных далее компонентов. При маркировке они обозначаются таким образом:

А – азот;
В – вольфрам;
Д – медь;
М – молибден;
Р – бор;
Т – титан;
Ю – алюминий;
Х – хром;
Б – ниобий;
Г – марганец;
Е – селен;
Н – никель;
С – кремний;
Ф – ванадий;
К – кобальт;
Ц – цирконий.

После букв идут цифры, отражающие долю легирующего элемента в составе сплава в процентах.

Для фиксации основных механических свойств сталей применяют следующие обозначения:

E – модуль упругости. Представляет собой коэффициент пропорциональности между нормальным напряжением и относительным удлинением.
G – модуль сдвига, также известный как модуль касательной упругости. Это коэффициент пропорциональности между касательным напряжением и относительным сдвигом.
μ – коэффициент Пуассона. Является абсолютным значением отношения поперечной к продольной деформации в упругой области.
σт – условный предел текучести, то есть напряжение, при котором после снятия нагрузки остаточная деформация находится на уровне 0,2 %.
σв – временное сопротивление, известное как предел прочности. Представляет собой такое механическое свойство металла, в том числе углеродистой стали, как прочность на разрыв.
δ – относительное удлинение. Это отношение абсолютного остаточного удлинения образца после разрыва к начальной расчетной длине.
HB, HRC, HV – твердость.

Таблица механических свойств сталей разных марок

Далее представлены механические свойства стали после термической обработки.

E = 200. 210 ГПа, G = 77. 81 ГПа, коэффициент Пуассона μ = 0,28. 0,31.

Наименование

Параметры термической обработки

Предел прочности σв, МПа

Предел текучести σт, МПа

Калибровка после отжига и отпуска

После отжига и отпуска

Пруток, закалка +860 °C, отпуск +500 °C в воде, масле

Пруток, закалка и отпуск

Пруток, закалка +1020…+1 100 °C на воздухе, в масле, воде

Влияние углерода на механические свойства стали

Механические свойства углеродистой стали определяются в первую очередь количеством углерода в составе сплава. При увеличении его доли возрастает объем цементита, сокращается величина феррита. Иными словами, повышаются прочность и твердость, снижается пластичность.

Стоит оговориться, что прочность становится выше при доле углерода в пределах 1 %, а при переходе этой отметки показатель уменьшается. Данная особенность объясняется тем, что по границам зерен в заэвтектоидных сталях образуется сетка вторичного цементита, которая негативно отражается на прочности материала.

Рост доли углерода приводит к увеличению количества цементита, а он является очень твердой и хрупкой фазой. Превосходит феррит по твердости примерно в 10 раз, имея показатель 800HB против 80HB. Вот почему увеличение содержания углерода позволяет повысить такие механические свойства стали, как прочность и твердость, и снизить пластичность, вязкость.

Когда количество углерода доходит до 0,8 %, возрастает доля перлита в сплаве от 0 % до 100 %, вызывая повышение твердости, прочности. Однако не стоит забывать, что последующий рост количества углерода вызывает образование вторичного цементита по границам перлитных зерен. Это явление мало влияет на твердость, но негативно сказывается на прочности, так как цементитная сетка очень хрупкая.

Повышение доли углерода отражается не только на механических, но и на физических свойствах стали. Снижается плотность, теплопроводность, магнитная проницаемость, тогда как удельное электросопротивление, коэрцитивная сила увеличиваются.

С ростом количества углерода происходит повышение порога хладноломкости, а именно: каждая десятая доля процента повышает t50 примерно на 20є. Поэтому сталь с долей углерода в 0,4 % при нулевой температуре становится хрупкой, из-за чего считается недостаточно надежной.

В железоуглеродистом сплаве содержится преимущественно связанный углерод в форме цементита. Тогда как в чугунах он присутствует в свободном состоянии в виде графита. Увеличение доли данного компонента приводит к изменению свойств металла: возрастает твердость, прочность, снижается пластичность.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

цветные металлы;
чугун;
нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Читайте также: