Таблица модулей упругости сталей

Обновлено: 03.05.2024

Поиск и выбор модуля упругости при сдвиге кручением для различных марок сталей и сплавов по таблице, при указанных температурах °C. В таблице использованы справочники [1, 2].

Для выбора марок стали следует пользоваться системой поиска по таблице.

Модуль упругости при кручении G, кН/мм2, при температуре, °C

Марка стали, сплава	20°C	100°C	200°C	300°C	400°C	500°C	600°C	700°C	800°C
Ст5пс	81	80	77	74	71	67	62	—	—
Ст5сп	81	80	77	74	71	67	62	—	—
Ст6пс	82	80	77	74	71	67	62	—	—
Ст6сп	82	80	77	74	71	67	62	—	—
10	78	77	76	73	69	66	59	—	—
15	83	78	77	74	71	68	63	—	—
15кп	83	80	77	74	71	68	63	—	—
20	78	77	76	73	69	66	59	—	—
25	81	80	76	73	70	66	61	—	—
30	78	77	76	73	69	66	59	—	—
40	82	80	78	75	68	63	58	50	45
45	78	—	—	69	—	59	—	—	—
50	88	87	84	81	71	67	61	54	49
75	78	—	—	—	—	—	—	—	—
85	76	—	—	—	—	—	—	—	—
15К	78	77	76	73	69	66	59	—	—
20К [3]	80	79	78	74	70	68	60	—	—
22К [3]	82	80	—	74	—	63	—	—	—
50Г	84	83	81	77	73	68	62	55	50
45Г2	83	—	—	—	—	—	—	—	—
50Г2	83	—	—	—	—	—	—	—	—
15Х	83	82	76	74	71	67	63	55	50
20Х	84	83	76	74	71	67	62	55	50
30Х	83	—	—	—	—	—	—	—	—
35Х	83	—	—	—	—	—	—	—	—
38ХА	83	—	—	—	—	—	—	—	—
40Х	85	83	81	78	71	68	63	55	50
45Х	78	—	—	—	—	—	—	—	—
50Х	78	—	—	—	—	—	—	—	—
08ГДНФ	83	81	78	73	67	64	59	52	48
09Н2МФБА-А	82	—	—	—	—	—	—	—	—
35ХМ	82	83	—	75	—	66	—	—	—
38ХС	84	80	78	72	68	65	62	55	48
14ХГС	77	—	—	—	—	—	—	—	—
30ХГС, 30ХГСА	84	82	79	75	71	66	62	54	47
35ХГСА	84	82	79	76	71	66	62	54	47
18ХГТ	84	80	77	75	68	66	59	52	49
30ХГТ	83	79	76	74	67	66	61	53	51
15Х1М1Ф	87	84	82	79	76	71	66	61	—
25Х1МФ (ЭИ 10)	82	80	77	75	71	65	63	—	—
34ХН1М, 34ХН1МА	80	79	76	72	69	67	61	—	—
12ХН2	85	80	76	71	69	67	60	55	50
30ХН2МА	80	79	76	72	69	67	61	—	—
40ХН2МА (40ХНМА)	84	81	77	73	68	66	—	—	—
30ХН2МФА (30ХН2ВФА)	87	81	77	73	68	64	—	—	—
30ХГСН2А (30ХГСНА)	77	—	—	70	65	51	—	—	—
20ХН3А	83	80	76	70	68	66	59	53	51
30ХН3А	84	81	76	72	67	65	—	—	—
34ХН3М, 34ХН3МА	79	79	—	—	69	59	—	—	—
38ХН3МА	82	80	77	76	72	69	66	57	53
38ХН3МФА	83	80	77	73	68	64	—	—	—
25Х2М1Ф (ЭИ 723)	82	79	72	74	71	66	57	—	—
38Х2МЮА (38ХМЮА)	82	79	76	75	71	66	62	57	53
25Х2НМФА	82	79	76	74	71	66	57	—	—
38Х2Н2МА (38ХНМА)	84	80	76	71	67	63	59	59	48
65Г	84	83	80	77	70	—	58	51	48
40ХФА	84	83	80	77	71	66	64	56	52
55С2	78	—	—	—	—	65	—	—	—
60С2, 60С2А	82	80	77	74	69	68	54	54	50
ШХ15	80	—	—	—	—	—	—	—	—
ШХ15СГ	79	—	—	—	—	—	—	—	—
08Х13 (0Х13, ЭИ 496)	85	80	80	77	73	68	62	—	—
12Х13 (1Х13)	85	80	80	77	73	68	62	—	—
20Х13 (2Х13)	86	84	80	78	73	69	63	—	—
30Х13 (3Х13)	86	84	81	77	74	69	64	—	—
03Х13Н8Д2ТМ (ЭП 699)	83	82	—	—	—	—	—	—	—
05Х14Н5ДМ	74	—	—	—	—	—	—	—	—
12Х17 (Х17, ЭЖ17)	93	89	85	82	78	75	69	61	—
12Х18Н9Т (Х18Н9Т)	77	—	—	—	—	—	—	—	—
12Х18Н10Т	77	74	71	67	63	59	57	54	49
12Х18Н12Т (Х18Н12Т)	77	—	—	—	—	—	—	—	—
31Х19Н9МВБТ (ЭИ 572)	78	—	—	68	65	62	58	54	—
12Х25Н16Г7АР (ЭИ 835)	86	—	—	—	—	—	—	—	—
03Н18К9М5Т	71	—	—	—	—	—	—	—	—
У8, У8А	81	80	77	74	71	67	62	—	—
У9, У9А	79	—	—	—	—	—	—	—	—
У12, У12А	82	80	78	75	72	69	63	—	—
9ХС	79	—	—	—	—	—	—	—	—
Р6М5К5	83	—	—	—	—	—	—	—	—
Р9	83	—	—	—	—	—	—	—	—
Р9М4К8	87	—	—	—	—	—	—	—	—
Р12	88	—	—	—	—	—	—	—	—
Р18	83	—	—	—	—	—	—	—	—
20Л	78	76	73	71	67	63	58	50	45
35Л	82	80	78	75	68	63	58	50	45
50Л	85	83	81	76	69	65	59	52	46
70Л	78	—	—	—	—	—	—	—	—
08ГДНФЛ	83	81	78	73	67	64	59	52	48
08Г2ДНФЛ	84	—	—	—	—	—	—	—	—
32Х06Л	84	82	80	76	68	66	63	55	49
40ХЛ	85	84	81	78	71	68	63	54	50
35ХМЛ	83	81	79	77	74	69	63	53	49
15Х1М1ФЛ	87	84	82	79	76	71	66	61	—
35ХГСЛ	84	82	79	76	71	66	62	54	47
15Х13Л	85	80	80	77	73	68	63	—	—
20Х13Л	87	84	82	79	76	71	64	55	53
12Х18Н9ТЛ	76	73	68	63	59	52	50	47	42
ХН70ВМЮТ (ЭИ 765)	85	84	81	78	76	72	70	67	66
Н70МФВ-ВИ (ЭП 814А-ВИ)	230	—	—	—	—	—	—	—	—
ХН58ВКМТЮБЛ (ЦНК 8МП)	80	—	—	—	—	—	—	—	—
ХН65ВМТЮЛ (ЭИ 893Л)	83	82	80	77	74	71	68	65	62
АД, АД00, АД0, АД1 [4]	27	—	—	—	—	—	—	—	—
БрБ2	45,0	—	—	—	—	—	—	—	—
ВТ1-0	39,2	—	—	—	—	—	—	—	—
ВТ1-00	39,2	—	—	—	—	—	—	—	—
ВТ5-1	44,1	—	—	—	—	—	—	—	—
ОТ4	41,2	—	—	—	—	—	—	—	—
ОТ4-0	44,1	—	—	—	—	—	—	—	—
ОТ4-1	44,1	—	—	—	—	—	—	—	—

1. Марочник сталей и сплавов. 2-е изд., исправл. и доп. / Зубченко А.С., Колосков М.М., Каширский Ю.В. и др. Под ред. А.С. Зубченко. М.: Машиностроение, 2003. 784 с.
2. Машиностроение. Энциклопедия. Т. II–3. Цветные металлы и сплавы. Композиционные металлические материалы. /Под общей редакцией И.Н. Фридляндера. М.: Машиностроение, 2001. 880 с.
3. Журавлев В.Н., Николаева О.И. Машиностроительные стали. Справочник. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1992. 480 с.
4. Михайлов-Михеев П.Б. Справочник по металлическим материалам турбино- и моторостроения. М.: Машгиз, 1961. 838 с.

Похожие статьи

Системы кодирования инструментальных и нержавеющих сталей

Содержание страницыСистемы кодирования инструментальных сталейСистемы кодирования нержавеющих сталей Системы кодирования инструментальных сталей Британское кодирование инструментальных сталей базируется на той же основе, что и кодирование Американского института черной металлургии (АISI); различие состоит в том, что британские коды получаются при добавлении к американским буквы В (Таблица 1). Таблица 1. Американская (AISI) и британская (BS) системы кодирования инструментальных […]

Выбор способов смазки и смазки для подшипников качения

Содержание страницы1. Жидкие смазочные материалы для подшипниковых узлов2. Пластичные смазки для подшипников качения2.1. Рекомендации по применению основных типов пластичных смазокСмазки общего назначения для средних температурСмазки общего назначения для повышенных температур (натриевые и кальциево-натриевые)Смазки общего назначения для повышенных температур (литиевые)Смазки многоцелевые (универсальные)Смазки высокотемпературныеСмазки низкотемпературныеСмазки для электромеханических приборовГироскопические смазкиСмазки индустриальныеСмазки железнодорожныеСмазки специализированные автомобильные2.2. Указания по выбору пластичной смазкиОсновные […]

Термическое упрочнение сталей

Содержание страницы1. Отжиг2. Нормализация3. Закалка3.1 Закаливаемость и прокаливаемость стали3.2 Способы закалки4. Отпуск5. Старение6. Обработка стали холодом7. Термическая обработка быстрорежущей стали8. Поверхностное упрочнение стали9. Химико-термическая обработки стали Термическая обработка — один из важнейших логических процессов, используемый во всех отраслях машиностроения. Термической обработкой называют тепловую обработку металлов и сплавов, при которой происходит изменение их строения, а следовательно […]

Модуль упругости при сдвиге кручением для различных марок сталей и сплавов

Модуль упругости стали

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.

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.

Способы определения и контроля показателей прочности металлов

Развитие металлургии и других сопутствующих направлений по изготовлению предметов из металла обязано созданию оружия. Сначала научились выплавлять цветные металлы, но прочность изделий была относительно невысокой. Только с появлением железа и его сплавов началось изучение их свойств.

Первые мечи для придания им твердости и прочности делали довольно тяжелыми. Воинам приходилось брать их в обе руки, чтобы управляться с ними. Со временем появились новые сплавы, разрабатывались технологии производства. Легкие сабли и шпаги пришли на замену тяжеловесному оружию. Параллельно создавались орудия труда. С повышением прочностных характеристик совершенствовались инструменты и способы производства.

Виды нагрузок

При использовании металлов прилагаются разные нагрузки статического и динамического воздействия. В теории прочности принято определять нагружения следующих видов.

• Сжатие – действующая сила сдавливает предмет, вызывая уменьшение длины вдоль направления приложения нагрузки. Такую деформацию ощущают станины, опорные поверхности, стойки и ряд других конструкций, выдерживающих определённый вес. Мосты и переправы, рамы автомобилей и тракторов, фундаменты и арматура, – все эти конструктивные элементы находятся при постоянном сжатии.

• Растяжение – нагрузка стремится удлинить тело в определенном направлении. Подъемно-транспортные машины и механизмы испытывают подобные нагружения при подъеме и переноске грузов.

• Сдвиг и срез – такое нагружение наблюдается в случае действия сил, направленных вдоль одной оси навстречу друг другу. Соединительные элементы (болты, винты, заклепки и другие метизы) испытывают нагрузку подобного вида. В конструкции корпусов, металлокаркасов, редукторов и других узлов механизмов и машин обязательно имеются соединительные детали. От их прочности зависит работоспособность устройств.

• Кручение – если на предмет действует пара сил, находящихся на определенном расстоянии друг от друга, то возникает крутящий момент. Эти усилия стремятся произвести скручивающую деформацию. Подобные нагружения наблюдаются в коробках передач, валы испытывают именно такую нагрузку. Она чаще всего непостоянная по значению. В течение времени величина действующих сил меняется.

• Изгиб – нагрузка, которая изменяет кривизну предметов, считается изгибающей. Мосты, перекладины, консоли, подъемно-транспортные механизмы и другие детали испытывают подобное нагружение.

Понятие о модуле упругости

В середине XVII века одновременно в нескольких странах начались исследования материалов. Предлагались самые разные методики по определению прочностных характеристик. Английский исследователь Роберт Гук (1660 г.) сформулировал основные положения закона по удлинению упругих тел в результате приложения нагрузки (закона Гука). Введены и понятия:

1. Напряжения σ, которое в механике измеряется в виде нагрузки, приложенной к определенной площади (кгс/см², Н/м², Па).
2. Модуля упругости Е, который определяет способность твердого тела деформироваться под действием нагружения (приложения силы в заданном направлении). Единицы измерения также определяются в кгс/см² (Н/м², Па).

Формула по закону Гука записывается в виде ε = σz/E, где:

• ε – относительное удлинение;
• σz – нормальное напряжение.

Демонстрация закона Гука для упругих тел:

Из приведенной зависимости выводится значение Е для определенного материала опытным путем, Е = σz/ε.

Модуль упругости – это постоянная величина, характеризующая сопротивление тела и его конструкционного материала при нормальной растягивающей или сжимающей нагрузке.

В теории прочности принято понятие модуль упругости Юнга. Это английский исследователь дал более конкретное описание способам изменения прочностных показателей при нормальных нагружениях.

Значения модуля упругости для некоторых материалов приведены в таблице 1.

Таблица 1: 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

Модуль упругости для разных марок стали

Металлурги разработали несколько сотен марок сталей. Им свойственны разные значения прочности. В таблице 2 показаны характеристики для наиболее распространенных сталей.

Таблица 2: 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

Видео: закон Гука, модуль упругости.

Модули прочности

Кроме нормального нагружения, существуют и иные силовые воздействия на материалы.

Модуль сдвига G определяет жесткость. Эта характеристика показывает предельное значение нагрузки изменению формы предмета.

Модуль объемной упругости К определяет упругие свойства материала изменить объем. При любой деформации происходит изменение формы предмета.

Коэффициент Пуассона μ определяет изменения отношение величины относительного сжатия к растяжению. Эта величина зависит только от свойств материала.

Для разных сталей значения указанных модулей приведены в таблице 3.

Таблица 3: Модули прочности для сталей

Наименование стали	Модуль упругости Юнга, 10¹²·Па	Модуль сдвига G, 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

Для других материалов значения прочностных характеристик указывают в специальной литературе. Однако, в некоторых случаях проводят индивидуальные исследования. Особенно актуальны подобные исследования для строительных материалов. На предприятиях, где выпускают железобетонные изделия, регулярно проводят испытания по определению предельных значений.

Модуль упругости разных материалов, включая сталь

Перед тем, как использовать какой-либо материал в строительных работах, следует ознакомиться с его физическими характеристиками для того, чтобы знать как с ним обращаться, какое механическое воздействие будет для него приемлемым, и так далее. Одной из важных характеристик, на которые очень часто обращают внимание, является модуль упругости.

Ниже рассмотрим само понятие, а также эту величину по отношению к одному из самых популярных в строительстве и ремонтных работах материалу — стали. Также будут рассмотрены эти показатели у других материалов, ради примера.

Модуль упругости — что это?

Модулем упругости какого-либо материала называют совокупность физических величин, которые характеризуют способность какого-либо твёрдого тела упруго деформироваться в условиях приложения к нему силы. Выражается она буквой Е. Так она будет упомянута во всех таблицах, которые будут идти далее в статье.

Невозможно утверждать, что существует только один способ выявления значения упругости. Различные подходы к изучению этой величины привели к тому, что существует сразу несколько разных подходов. Ниже будут приведены три основных способа расчёта показателей этой характеристики для разных материалов:

• Модуль Юнга (Е) описывает сопротивление материала любому растяжению или сжатию при упругой деформации. Определяется вариант Юнга отношением напряжения к деформации сжатия. Обычно именно его называют просто модулем упругости.
• Модуль сдвига (G), называемый также модулем жёсткости. Этот способ выявляет способность материала оказывать сопротивление любому изменению формы, но в условиях сохранения им своей нормы. Модуль сдвига выражается отношением напряжения сдвига к деформации сдвига, которая определяется в виде изменения прямого угла между имеющимися плоскостями, подвергающимися воздействию касательных напряжений. Модуль сдвига, кстати, является одной из составляющих такого явления, как вязкость.
• Модуль объёмной упругости (К), которые также именуется модулем объёмного сжатия. Данный вариант обозначает способность объекта из какого-либо материала изменять свой объём в случае воздействия на него всестороннего нормального напряжения, являющимся одинаковым по всем своим направлениям. Выражается этот вариант отношением величины объёмного напряжения к величине относительного объёмного сжатия.
• Существуют также и другие показатели упругости, которые измеряются в других величинах и выражаются другими отношениями. Другими ещё очень известными и популярными вариантами показателей упругости являются параметры Ламе или же коэффициент Пуассона.

Таблица показателей упругости материалов

Перед тем, как перейти непосредственно к этой характеристике стали, рассмотрим для начала, в качестве примера и дополнительной информации, таблицу, содержащую данные об этой величине по отношению к другим материалам. Данные измеряются в МПа.

Модуль упругости различных материалов

Как можно заметить из представленной выше таблицы, это значение является разным для разных материалов, к тому же показателя разнятся, если учитывать тот или иной вариант вычисления этого показателя. Каждый волен выбирать именно тот вариант изучения показателей, который больше подойдёт ему. Предпочтительнее, возможно, считать модуль Юнга, так как он чаще применяется именно для характеристики того или иного материала в этом отношении.

После того как мы кратко ознакомились с данными этой характеристики других материалов, перейдём непосредственно к характеристике отдельно стали.

Для начала обратимся к сухим цифрам и выведем различные показатели этой характеристики для разных видов сталей и стальных конструкций:

• Модуль упругости (Е) для литья, горячекатанной арматуры из сталей марок, именуемых Ст.3 и Ст. 5 равняется 2,1*106 кг/см^2.
• Для таких сталей как 25Г2С и 30ХГ2С это значение равно 2*106 кг/см^2.
• Для проволоки периодического профиля и холоднотянутой круглой проволоки, существует такое значение упругости, равняющееся 1,8*106 кг/см^2. Для холодно-сплющенной арматуры показатели аналогичны.
• Для прядей и пучков высокопрочной проволоки значение равняется 2·10 6 кГ/см^2
• Для стальных спиральных канатов и канатов с металлическим сердечником значение равняется 1,5·10 4 кГ/см^2, в то время как для тросов с сердечником органическим это значение не превышает1,3·10 6 кГ/см^2 .
• Модуль сдвига (G) для прокатной стали равен 8,4·10 6 кГ/см^2 .
• И напоследок коэффициент Пуассона для стали равен значению 0,3

Это общие данные, приведённые для видов стали и стальных изделий. Каждая величина была высчитано согласно всем физическим правилам и с учётом всех имеющихся отношений, которые используются для выведения величин этой характеристики.

Ниже будет приведена вся общая информация об этой характеристике стали. Значения будут даваться как по модулю Юнга, так и по модулю сдвига, как в одних единицах измерения (МПа), так и в других (кг/см2, ньютон*м2).

Сталь и несколько разных её марок

Материал	Показатели модуля упругости (Е, G; Н*м2, кг/см^2, МПа)
Сталь	20,6*10^10 ньютон*метр^2
Сталь углеродистая	Е=(2,0…2,1)*10^5 МПа; G=(8,0…8,1)*10^4 МПа
Сталь 45	Е=2,0*10^5 МПа; G=0,8*10^5 МПа
Сталь 3	Е=2,1*10^5 МПа; G=0,8*10^5 МПа
Сталь легированная	Е=(2,1…2,2)*10^5 МПа; G=(8,0…8,1)*10^4 МПа

Значения показателей упругости стали разнятся, так как существуют сразу несколько модулей, которые исчисляются и высчитываются по-разному. Можно заметить тот факт, что в принципе сильно показатели не разнятся, что свидетельствует в пользу разных исследований упругости различных материалов. Но сильно углубляться во все вычисления, формулы и значения не стоит, так как достаточно выбрать определённое значение упругости, чтобы уже в дальнейшем ориентироваться на него.

Кстати, если не выражать все значения числовыми отношениями, а взять сразу и посчитать полностью, то эта характеристика стали будет равна: Е=200000 МПа или Е=2 039 000 кг/см^2.

Данная информация поможет разобраться с самим понятием модуля упругости, а также ознакомиться с основными значения данной характеристики для стали, стальных изделий, а также для нескольких других материалов.

Следует помнить, что показатели модуля упругости разные для различных сплавов стали и для различных стальных конструкций, которые содержат в своём составе и другие соединения. Но даже в таких условиях, можно заметить тот факт, что различаются показатели ненамного. Величина модуля упругости стали практически зависит от структуры. а также от содержания углерода. Способ горячей или холодной обработки стали также не может сильно повлиять на этот показатель.

Читайте также:

  
• Переход с полипропилена на сталь
  
• Крепление хомута с дюбелем 100 мм сталь
  
• Нержавеющая сталь для самогонного аппарата
  
• Вес стальной задвижки ду 80
  
• Красная сталь терра фирма крафт