Ударная вязкость сталей таблица

Обновлено: 28.04.2024

При создании высокопрочных деталей необходимо знать, как их ключевые свойства будут проявляться и изменяться на практике многолетней эксплуатации. Поэтому в фокусе нашего сегодняшнего внимания ударная вязкость материала, то есть его способность деформироваться пластически под воздействием динамических нагрузок.

Другими словами, это также эффективность сопротивления хрупкому типу разрушения – одному из самых опасных видов, при котором трещина очень быстро становится магистральной: мгновенно возникает, а разрастается за доли секунды. Если взять в качестве примера коммуникационную линию, то в ней при появлении такого повреждения меньше чем за минуту порвет сразу несколько труб.

Поэтому просто необходимо учитывать рассматриваемый параметр при проектировании каких-либо объектов из металлоконструкций, особенно сложных, предназначенных для использования в жестких климатических условиях: при низких температурах, при постоянно меняющемся микроклимате, при высоком механическом давлении, физических воздействиях и так далее.

Что называют ударной вязкостью – это

Начнем с определения: это показатель количества работы (энергии), необходимой для хрупкого разрушения материала. Вычисляется опытным путем, по результатам комплексных тестов, проводимых методом маятникового копра.

Все проверки выполняются на стандартизованных образцах – стержнях квадратного сечения с нанесенным на какой-то из его граней искусственным концентратором напряжения. Последний может быть выполнен:

в виде литеры V или U;
а также в форме усталостной трещины.

В итоге выявляют не только интересный нам параметр, но также качество и характер деформации поверхности, а затем и соотношение составляющих повреждения. Это может быть или исключительно визуальный анализ, или более глубокий, с оценкой текстуры и слоев при помощи цифровых и компьютерных технологий.

Естественно, данный показатель отличается в зависимости от материала. Потому помните, когда мы рассматриваем, что такое ударная вязкость стали, это эффективность сопротивления именно конкретно взятого металла или сплава и только его, а не всех вообще.

Критическая температура хрупкости

Окружающая среда напрямую влияет на сопротивление детали разрушению. Данная зависимость настолько очевидная, что была выделена в явление – под названием хладноломкость – и объясняется неизбежными деформациями при переходе в хрупкое состояние под воздействием мороза.

Температура, при которой наблюдается изменение и появляется повреждение, и считается критической. В технической литературе ее зачастую сокращают до аббревиатуры Тхр, а также записывают как «порог хладноломкости», который, помимо всего прочего, показывает, что составляющие в заготовке находятся в равных долях.

Данную величину находят опытным путем, проводя испытание материала на ударную вязкость – серию тестов с постепенным понижением терморежима, начиная от +20 градусов по Цельсию и заканчивая на -70 0С. По результатам выстраивают график, отражающий зависимость и показывающий точку перегиба – искомую Тхр. И чем этот показатель больше по своему значению, тем вероятнее, что под воздействием морозов в детали появится трещина (или другой сходный дефект).

Естественно, при прочих равных заготовки или целые функциональные узлы лучше делать из того сырья, порог хладноломкости которого сравнительно ниже, ведь тогда изделия можно будет эксплуатировать и в более жесткой климатической среде.

Почему у металлов различная хрупкость

При значительных нагрузках в условиях действия стабильно низких температур свое влияние оказывают следующие факторы:

Микроструктура – она может быть крупно- или мелкозернистой, высокой чистоты или достаточно сильнозагрязненной посторонними включениями, с твердыми фазами по границам или без них, с нежелательными примесями или без них.
Концентраторы критических воздействий – несплошные участки, трещины и разрывы, газовые пузыри и тому подобные дефекты. В одном сырье их больше, в другом – меньше.
Остаточные напряжения и тому подобные состояния, сохранившиеся после проведения всех необходимых операций на предыдущих стадиях технического процесса производства.

Вот от чего зависит ударная вязкость на практике, и следует помнить, что большинство из перечисленных выше факторов также меняются. Те же повреждения со временем развиваются, становясь серьезнее и нарушая структуру.

Относительная нестабильность свойств – именно та причина, по которой при выпуске деталей требуется выполнять проверки. По результатам тестов можно с высокой степенью точности установить, при какой температуре допустимо стабильно эксплуатировать заготовку. Поэтому необходимо подробно рассмотреть, как их проводить, какие образцы при этом использовать, что за предварительную подготовку осуществить и так далее.

Методы испытаний металлов на ударную вязкость

Сначала – немного классификации, чтобы вы понимали, по каким причинам стоит делать выбор в ту или иную пользу. Существующие сегодня варианты лабораторных изысканий разделяют на несколько групп по следующим критериям:

наличие/отсутствие концентратора напряжений, то есть надреза определенной формы на одной из граней в зоне нанесения удара;
вид закрепления – установка на опоры, погружение в холодильную емкость и тому подобное;
характер воздействия – нагрузка может передаваться за счет молота, гири, маятника или иного твердого тела.

Также есть способы проверки, названные в честь тех, кто их ввел:

по Гарднеру;
по Шарпи;
по Изоду.

При этом любая из вышеперечисленных разновидностей испытаний стали на ударную вязкость (и каких-либо других металлов тоже) сводится к попытке разрушения стандартного образца падающим предметом. Отличие только в специфике тестов, проводимых без надреза или с ним. Первый случай актуален только для листовых прокатных изделий, толщина которых одинакова по всей их площади, и его итоговые значения в несколько раз (до 10) превышают результаты в обычной среде, это нужно учитывать и соответствующим путем коррелировать дальнейшие расчеты.

Поскольку разница в нюансах, а не в принципе, рассмотрим один популярнейший метод, чтобы вы получили понимание о том, как проверки осуществляются в лабораторных условиях и насколько они точны.

Маятниковый копер

Это прибор, созданный специально для проведения испытаний, и его разновидности классифицируют по следующим показателям:

характер деформации – на кручение, растяжение, изгиб, срез, сжатие;
число ударов – один-единственный или несколько, совершаемых с определенным интервалом;
величина нагрузки – обычный (стандартный) поддерживает до 7 м/с, скоростной – уже значительно больше, 100-300 м/с, а в категорию сверхскоростных относят модели, выходящие за пределы 300 м/с;
условия выполнения тестов – рабочая температура, уровень влажности и так далее.

При этом практически любой копер состоит из опорных стоек, на которых закрепляется проверяемый стержень, и неподвижной оси – на ней на определенной высоте размещается боек с маятниковым эффектом. Простота конструкции делает ее достаточно надежной, а также уменьшает погрешность результатов.

В списке основных рабочих характеристик каждого такого прибора: диапазон измерений, максимальная мощность и скорость движения в момент контакта, наибольший потенциал фиксируемой энергии, габариты (в частности, масса) и расстояние между опорами.

Отбор образцов

Межгосударственный стандарт, говорящий, что такое ударная вязкость металла, это ГОСТ 9454, и в соответствии с ним подходящими для проведения испытаний считаются следующие варианты:

по Шарпи – заготовки длиной 55 мм, квадратного сечения (10 на 10 мм), с U-образным вырезом посередине, радиус которого 1 мм, а глубина пропила – 2 мм;
по Менаже – геометрия и габариты аналогичны предыдущему, только канавка (концентратор напряжения) уже в форме перевернутого треугольника (буквы V);
Т-образные – их ДхШхВ составляет 55 на 10 на 11 мм, и у каждого есть искусственно сделанная усталостная трещина, то есть специальный надрез.

Второй вид является наиболее часто используемым: он применим при отбраковке металлопродукции, эксплуатируемой в составе важных конструкциях, то есть в высокоточных приборах, медицинском или промышленном оборудовании, воздушных и наземных транспортных средствах. Третий ориентирован на еще более ответственные случаи, которых сравнительно немного, поэтому в количественном отношении он не получает такого распространения. Первый предназначен для всех остальных ситуаций.

Подготовка к проверке и ее проведение

В общем случае схема испытания на ударную вязкость выглядит следующим образом:

Стержень закрепляется на опорных стойках – так, чтобы место контакта было строго напротив концентратора напряжения (с другой его стороны).
Маятник (масса которого G, а сила L) приводится в исходное положение (верхнее, 1), то есть поднимается на высоту H.
Провоцируется падение, в результате которого боек слетает, ударяет по образцу и совершает возвратное движение на расстояние h, то есть в позицию 2.
Для окончательной остановки используется тормоз.

Все занятые положения фиксируются, после чего по разности потенциалов и вычисляется работа, необходимая для хрупкого разрушения. Сейчас посмотрим, как это происходит.

Стандартное обозначение ударной вязкости в расчетах – КС, запаса энергии маятника – GH.

Базовая формула выглядит так:

К – работа, приведшая к деформации образца;
F – площадь поперечного сечения стержня на участке с концентратором напряжений (известная величина).

Энергия затрачивается при перемещении маятника из первой позиции во вторую в результате удара, поэтому:

K = G x H – G x h,

или, если преобразовать это соотношение:

также высоту бойка в двух положениях можно выразить через силу и углы, после чего наше уравнение будет выглядеть так:

K = G x L x (cos β – cos α), где:

Все показания и позиции в ходе теста фиксируются в обязательном порядке. Но прежде чем переходить к подстановке значений в формулу и к анализу полученных цифр, еще несколько слов о том, как обозначается ударная вязкость. Дело в том, что записывать ее можно еще и с третьим индексом, обозначающим тип использованного концентратора напряжений, – для большей информативности. В таком случае рассматриваемый нами показатель будет выглядеть в формулах как KCV (по Менаже), KCT или KCU (по Шарпи) соответственно.

Обработка результатов

Взглянем на итоговое уравнение. Какие величины известны? Это масса бойка (G) и длина маятника (L). Также постоянное значение у начального угла α, а конечный – β – находится в ходе теста.

Так что для подсчетов нет препятствий – есть (или появляются) все данные для определения энергии, затрачиваемой на хрупкое разрушение.

Теперь о том, в чем измеряется ударная вязкость, – в Дж/м2 – так как, по сути, она представляет собой работу, проведенную на определенной площади формы.

Также есть интересная особенность: начиная с определенной температуры, КС неуклонно снижается, поэтому, для точности и полноты оценки, ударные тесты необходимо осуществлять не только в нормальных условиях, но и со значительным охлаждением опытного образца – до -40…-80 градусов Цельсия.

С этой целью стержни помещаются в специальные морозильные камеры со спиртом или жидким азотом. Хотя можно отдать предпочтение более простому варианту – емкости, заполненной сухим льдом или керосином, она также позволяет добиться нужного терморежима.

Полезным будет и определение порога хладноломкости, то есть температуры, при которой наблюдается резкое падение КС. Для этого необходимо взять серию опытных образцов (обязательно из одной плавки), провести испытания, тщательно записывая результаты с малым шагом градусов, а потом сравнить цифры и выстроить на их основе диаграмму. По ней будет отчетливо видно, как на каком-то участке сравняется доля вязких и хрупких составляющий – эта точка и станет искомым показателем.

Другое распространенное название порога – «температура полухрупкости», которая, для сокращения, также часто записывается как Т50 – исходя из пропорции в 50 на 50%. Если вычесть ее из реальной эксплуатационной, получите запас вязкости. Чем он больше, тем надежнее считается материал (с оговоркой, что условия его использования останутся неизменными).

Наиболее наглядные результаты дадут литые сплавы магния и алюминия, а также чугун. Почему именно они? Потому что у них сопротивление отрыву характерно видно даже при статических нагрузках, не говоря уже о повышенных – есть на что ориентироваться.

Для достижения нужного уровня охлаждения можно использовать:

сухую углекислоту – обеспечит -70 0С;
жидкие газы – азот (даст -195 градусов по Цельсию), воздух (-183) или водород (-252).

Естественно, это довольно опасные вещества, поэтому работы с ними должны проходить только в лабораторных условиях и с соблюдением соответствующих положений техники безопасности.

Сравнение материалов по ударной вязкости

Можно проводить его опытным путем, самостоятельно выполняя тесты, записывая полученные результаты и так далее. Но гораздо быстрее и проще воспользоваться уже найденными в ходе проверок по методу Изода значениями, сведенными в специальную таблицу. Преимущественное место в ней занимают пластики, но и другие виды сырья тоже представлены.

В любом случае, вы сэкономите свое время, ведь останется только вычислить КС и порог хладноломкости для используемого сплава, а потом сравнить их с аналогичными и уже известными цифрами.

Мы постарались дать максимальное представление о способах испытаний, подсчетах, определении, особенностях. Подробно остановились даже на том, в каких единицах измеряется ударная вязкость (размерность ее – Дж/м2, напоминаем). Столько информации – чтобы вы точно понимали важность этого показателя и могли грамотно его учитывать при выборе материала для исполнения деталей.

Как назначать сталь по СП 16.13330.2017 ?

Но в новом СП 16.13330.2017 такой таблицы нет. Как тогда теперь назначать сталь?

В постановлении 1521 Приложение В не входит, получается, его использовать с СП 16.13330.2011 года не можем.

Запутанно все.
СП 16.13330.2017 даже в добровольный перечень не входит см. "ПРИКАЗ от 30 марта 2015 года N 365 Об утверждении перечня документов в области стандартизации, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона от 30 декабря 2009 года N 384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений" (с изменениями на 24 августа 2017 года).
В "Техэксперте "

В связи с введением в действие СП 16.13330.2017 с 28.08.2017 признан не подлежащим применению СП 16.13330.2011, за исключением пунктов, включенных в Перечень национальных стандартов и сводов правил (частей таких стандартов и сводов правил), в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений", утвержденный постановлением Правительства Российской Федерации от 26.12.2014 N 1521 (далее Перечень), до внесения соответствующих изменений в данный Перечень (Приказ Минстроя РФ от 27.02.2017 N 126/пр).

Короче - все, что входит в обязательный перечень 1521 - см. СП 16.13330.2011, все что не входит - на добровольной основе СП 16.13330.2017.
Держим два документа рядом - и сравниваем, учимся распараллеливать сознание.
Ждем обновления перечня 1521.

Такую таблицу вам больше не напишут. Появляются новые марки стали, и что? Их не применять вовсе? Или каждый раз СП переписывать?
СП 16.13330.2011 не может применяться без СП 294.1325800.2017 "Конструкции стальные правила проектирования", а его введут в действие только с 1 декабря 2017 г. Там перечислены ГОСТы на сталь в которые вам придется смотреть и проверять по ним химсостав стали и ее ударную вязкость. И уже тогда по таблицам из "приложения В" в СП 16.13330.2017 вы сможете подобрать сталь по вашей группе конструкций и условиям эксплуатации.

Такую таблицу вам больше не напишут. Появляются новые марки стали, и что? Их не применять вовсе? Или каждый раз СП переписывать?

Какая разница переписывать СП 16.13330 или СП 294.1325800? В СП 294.1325800 жестко определен перечень стандартов и все потенциальные новые в него не попадают.

Вероятно имеется ввиду, что переписывать будут вот эти самые стандарты на стали.
Вообще то если кто и задумает применять новую марку стали, выпускаемую по отдельному новому стандарту (не названному в СП 294.1325800), то придется ему заказывать разработку СТУ на проектирование. Ну а применять СТУ никто и не запрещает.

Сараи, эстакады, этажерки и прочий металлолом

Потому что СП 16 обязательным хотят сделать, а по закону он должен ссылаться только на обязательные стандарты. А тот же ГОСТ на сталь не является обязательным, да и многие другие, которые были выкинуты из СП 16. Вот и сделали ход конем в виде очередного нового "добровольного" СП 294

Это вы у нормотворцев спрашивайте. Они за это деньги получают. А тут появляетесь вы (вот такой красивый и прямо с Украины!) и начинаете их учить жить.
Offtop: Вот вам то какое дело до того что там в России из одного СП в другой переносят? В каждой избушке свои погремушки!

Это вы у нормотворцев спрашивайте. Они за это деньги получают. А тут появляетесь вы (вот такой красивый и прямо с Украины!) и начинаете их учить жить.

Меня удивила такая фраза в СП 16.13330.2017 в п. 9.2.5: "При значениях отношения ширины сечения к его высоте менее 0,3 коэффициент c следует принимать, равным 0,3."

Те конструктора с кем общаюсь - раздел КМ выполняют по СНиП II-23-81, а оформляют по действующим нормам. Работа по оформлению сводится к тому, чтобы недопустить несоответствия и только.
И такое положение дел вызвано невозможностью поступать иначе. Т.е. просто невозможно работать по новым СП.

Вчера изучала СП 294, там нет никакой информации по выбору стали в зависимости от расчетной температуры и группы конструкций. В СП16 в соответствии с приложением В расчетная температура учтена только при выборе ударной вязкости, а дальше по временному сопротивлению? Все с ног на голову поставили нормотворилы. слов не хватает

По мне, так табличка чаще мешала, чем помогала, потому как, строго следуя ей, требовалось назначать разные стали для одинаковых профилей, либо "плясать" с переназначением профилей, дабы избежать пересортицы.

Да ни чего не изменится. Прежняя и осталась. Только не в виде готового решения.
Сейчас "современная" нормативная документация выходит в том виде, который требует дополнительной разработки внутренних организационных руководящих документов. И было так всегда. Просто обычные потребители результаты переработки гос.норм получали в удобоваримом виде от "родных" ведомств. Некоторые гл.конструктора иногда выдавали такие документы за собственным авторством немного подшаманив под свои коллективы.
Повторяю в 1000-й раз - ушли те времена когда руководящие материалы готовились ведомственными структурами к которым относились пользователи этих РД,РТМ, серий и тому подобное.
Все ждут какихто чудес от EN, но там ещё хлеще будет. Готовое ни кто уже не создаст. Всё предстоит делать своими силами для собственных нужд.
Ну или составить ТЗ на разработку таких стандартов предприятия и заказать у того кто сможет оказать услугу. Единственное нужно учесть, что государственные СП периодически будут меняться и соответственно нужно будет комуто вносить поправки в стандарт предприятия.
Аналогия с технологическими картами. Ведь их выпускают своими силами или по заказу.

Так это. какую сталь-то назначать? Где смотреть-то вязкость и состав стали? В СП-16 нет указания на ГОСТ, где бы расшифровали например С245. Что это за обозначение "С245" в свете СП? Это монгольское обозначение железа?
И что такое (в свете СП) "разчодная температура"? - это т.н.х.п (я тоже как в СП буду писать - гадать надо, ога) с 0,92 или с 0,98? Что за хрень ваще. как жить?
Кстати, этот СП 16 опять переписывают в СП 17 1:1 - протоптали тропу?

Ударная вязкость стали и металлов: что это такое, испытание, с какой целью определяют удельное обозначение

Представим ситуацию. По дороге с быстрой скоростью едет автомобиль. Он постоянно на протяжении всего пути испытывает вибрации и осевую нагрузку на ряд деталей, подвеску. При этом все хорошо, все узлы работают правильно. Затем водитель не справляется с управлением и попадает в яму. Запчасти выходят из строя, так как внутренние напряжения и силы, во-первых, увеличиваются, во-вторых, получаются разнонаправленными.

Прочность в данной ситуации оказалась низкой, так как она деформировалась, вышла из строя. Так как разные сплавы неодинаково переносят механические и химические влияния, то для различных целей (автомобилестроение, станкостроение, обыкновенные штамповочные детали, гвозди и пр.) необходимо применять различные металлы.

Обозначение ударной вязкости – какую способность материала характеризует: что так называют

Определимся с терминологией. это способность воспринимать и поглощать кинетическую энергию. Часто такая приложенная сила ведем к разрушениям, но по отношению к этому веществу – только к пластичным или непластичным деформациям.

Обычно испытания проводятся в лаборатории опытным путем. Заготовки одинаковых размеров в нейтральных условиях (чтобы больше не оказывалось ни температурного, ни иного влияния) подвергают нагрузкам, увеличивая их. Затем наблюдают за поведением металла. Проверяют подверженность противодействию, поэтому последней проверкой является та, от которой на опытном образце появились трещины, отломалась часть.

Второй вариант – математические вычисления. Это более точный процесс, то при этом необходимо руководствоваться многочисленными нюансами – от размеров, угла приложения силы, до воздействий извне.

В чем измеряется и как обозначается

Физическое обозначение КС. Этими буквами подписывается параметр на схемах и чертежах, а также подставляется в формулы ударной вязкости. Единица измерения ударной вязкости в системе интернациональных – кДж/м2, но чаще используется значение, выраженное в Дж/см2.

Сейчас будет уместно привести формулу, по которой производится математический расчет.

А – это сила, работа, приложенная для воздействия, измеряется в джоулях.
F – это площадь поперечного сечения образца, в квадратных метрах.

Это упрощенный алгоритм вычисления, в то время как в лабораторных условиях учитываются толщину и массу, степень термической обработки, а также экспериментируют с другими показателями.

Испытание материалов на ударную вязкость: что это за процедура

Не все предметы можно подвергать тестированию. Так как есть идеально выверенный до тысячной эталон килограмма, так и в лабораторию поставляются только одинаковые, созданные по ГОСТ подопытные экземпляры. Они могут быть трех типов:

Бруски Шарпи. Это металлопрокат, имеющий квадратное сечение со стороной в 10 мм. В длину он должен составлять ровно 55 мм. Внутри нет полого отверстия, но есть разрез в виде литеры U.Он изображен на чертеже ниже:
Брусок Менаже. Предыдущие параметры такие же, отличается только разрез, который выполнен в форме буквы V. Такой острый конец выреза приводит к тому, что деформации или разрушения появятся скорее, чем у предыдущего. поэтому проверки необходимы для определения эксплуатационных характеристик систем, подверженных постоянным высоким нагрузкам, например, элементам станка или автомобиля.
Т-образный разрез применяется в случаях, когда необходима еще большая сложность и точность, поэтому распил производится в форме литеры Т.

Есть несколько разновидностей процедур. Ее выбор зависит от того, с какой целью определяют ударную вязкость материала. От этого будет выбрано тестирование:

способ закрепления на стенде;
использование гири или молота в качестве инструмента;
тип разреза.

Высоколегированные стали

Высоколегированные стали имеют удельное электрическое сопротивление в несколько раз выше чем углеродистые и низколегированные. По данным таблицы видно, что при температуре 20°С его величина составляет (30…86)·10 -8 Ом·м.

При температуре 1300°С сопротивление высоко- и низко- легированных сталей становится почти одинаковым и не превышает 131·10 -8 Ом·м.

Удельное электрическое сопротивление высоколегированных сталей ρэ·10 8 , Ом·м

Марка стали	20	100	300	500	700	900	1100	1300
Г13	68,3	75,6	93,1	95,2	114,7	123,8	127	130,8
Г20Х12Ф	72,3	79,2	91,2	101,5	109,2	—	—	—
Г21Х15Т	—	82,4	95,6	104,5	112	119,2	—	—
Х13Н13К10	—	90	100,8	109,6	115,4	119,6	—	—
Х19Н10К47	—	90,5	98,6	105,2	110,8	—	—	—
Р18	41,9	47,2	62,7	81,5	103,7	117,3	123,6	128,1
ЭХ12	31	36	53	75	97	119	—	—
40Х10С2М (ЭИ107)	86	91	101	112	122	—	—	—

Это один из наиболее регулярных экспериментов, поэтому мы опишем его начиная с подготовительного этапа, заканчивая оценкой. Первое и важное правило – все экспериментальные бруски должны быть полностью идентичны по размерам, а также следует их изготавливать одновременно, при одинаковых условиях – как с точки зрения химического состава сплава, так и со стороны металлообработки. Результативность может быть оценена по одной из характеристик:

разлом, трещины – эта реакция свойственна либо хрупким сталям, например, чугуну (он очень прочный, но имеет внутренние напряжения);
вмятины, царапины – их можно увидеть на пластичном материале, который хорошо подвергается деформациям в ходе динамических или статических воздействий.

Отбор образцов

Вся технология изготовления заготовок для опытов прописана в соответствующем нормативном документе – ГОСТ 7565. Следует полностью ориентироваться на нормативы в нем, но иногда поступает особый технический заказ, например, когда предопределены особые условия эксплуатации детали. Тогда можно проделать процедуру по требованиям, однако, важно, чтобы температурный режим оставался в границах неизменности кристаллической решетки.

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.

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.

Определение: в чем измеряется ударная вязкость металла

Первые испытания с маятником были предложены Жоржем Шарпи, именно по этой причине его метод используется до сих пор и назван его именем. Его мысль заключалась в следующем: надрез увеличивает чувствительность. Проверка сопровождается охлаждением окружающих условий, а вместе с тем переходом металла от пластичного состояния в хрупкое.

Метод Шарпи

Он заключается в двух последовательных действиях:

надрез бруска;
влияние с различной скоростью и массой.

Соответственно приведем формулу по Шарпи КС = К / F, где:

К – это работа, то есть сила, которая обычно складывается из веса гири и скорости его движения.
F – это площадь воздействия.

Алгоритм проведения (схема) испытания на ударную вязкость

Заготовка крепится двумя концами на двух копрах так, чтобы надрез был напротив того места, куда будет направлена сила.
Маятник поднимается на верхнюю часть – максимальный размах.
При падении с этой высоты происходит разрушение образца с последующим поднятием на меньшее расстояние.

Другие испытания

Вместо маятника может использоваться молот. Помимо ударной прочности заготовки из стали и металла требуется проверить на растяжку и кручение, на излом. Все это дает полную комплексную картину о том или ином материале для строительства.

Таблица с показателями

Каждый раз проводить эксперименты не требуется, так как большинство из них уже произведено. Достаточно только пользоваться предложенными ГОСТами. Вот показатели различных наиболее распространенных марок:

Сталь	Толщина проката	Ударная вязкость, Дж/см2, не менее
		KCU			KCV
		Ст3пс	3,0 — 5,0	—	49		—	9,8
Ст3сп	5,1 — 10,0	108	34	—
Ст3Гпс	10,1 — 26,0	98		29		—
Ст3Гсп	26,1 — 40,0	88	—	—
Для Ст3кс — не нормируется

Классификация марок нержавеющей стали

В зависимости от состава сплава выделяют следующие группы сталей:

ферритные стали (их еще называют хромистые) содержат более 20% хрома и углерода до 0,15%, за счет чего обладают пластичностью, высокой стойкостью к высокоагрессивным средам и имеют хорошие магнитные характеристики
аустенитные (аустенитно-ферритные и аустенитно-мартенситные) стали состоят до 33% из хрома и никеля
мартенситные и ферритно-мартенситные содержат до 17% хрома и до 0,5% углерода, имеют максимальную прочность к воздействию различных агрессивных сред

В зависимости от содержания легирующего вещества те или иные сплавы применяются в различных целях и для работы с различными средами. Ниже приведем список марок стали, которые наиболее часто применяются в нефтегазовой и химической промышленности.

Справочно Расшифровка нержавеющих марок стали: наименование стали состоит из буквенных и цифровых обозначений, в которых принято: А (в начале марки) — сера, А (в середине марки) — азот, Б — ниобий, В — вольфрам, Г — марганец, Д — медь, Е — селен, К — кобальт, М — молибден, Н — никель, П — фосфор, Р — бор, С — кремний, Т — титан, Ф — ванадий, X — хром, Ц — цирконий, Ю — алюминий, Ч — РЗМ (редкоземельные металлы: лантан , празеодим, церий и пр.). Цифра после буквы обозначает среднюю массовую долю легирующего химического элемента. Цифра перед буквы указывает на массовую долю углерода в сотых долях. Если легирующего элемента содержится менее 1%, то процентное соотношение не указывается. Например: 12Х18Н10T — это нержавеющая сталь с содержанием углерода 0,12%, 18% хрома, 10% — никеля и менее 1% титана.

Обработка полученных результатов

После тестирования будут получены либо разрушение, либо деформация. В первом случае это требуется зафиксировать, а затем продолжить тесты, но с использованием небольших усилий. А во втором следует подвергнуть итоги математическим вычислениям по указанной выше формуле.

В статье мы рассказали, как обозначается ударная вязкость и как ее узнать. В качестве завершения темы посмотрим видео:

На сайте вы сможете узнать о других свойствах металлов, а также найти широкий перечень оборудования для ленточного пиления. Переходите в наш каталог, чтобы узнать больше.

Чтобы уточнить интересующую вас информацию, свяжитесь с нашими менеджерами по телефонам;; 8 (800) 707-53-38. Они ответят на все ваши вопросы.

Хромоникелевые аустенитные стали

Хромоникелевые аустенитные стали также являются нержавеющими, но за счет добавки никеля имеют удельное сопротивление почти в полтора раза выше, чем у хромистых — оно достигает величины (70…90)·10 -8 Ом·м.

Удельное электрическое сопротивление хромоникелевых нержавеющих сталей ρэ·10 8 , Ом·м

Ударная вязкость сталей таблица

Технические условия
Rolled plate from carbon steel of general quality.
Specifications

Дата введения 1991-01-01

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством металлургии СССР

РАЗРАБОТЧИКИ

Ф.Е. Долженков, д-р техн. наук; Ю.В. Коновалов, д-р техн. наук; В.Г. Носов, канд. техн. наук; А.И. Рябенко; С.Л. Неустроев; В.А. Федоров; И.М. Рычка; М.С. Подгайский, канд. техн. наук; А.П. Парамошин, канд. техн. наук; А.В. Чечнев; Л.Б. Горский; В.Н. Мирянин

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 22.12.89 № 4023

3. ВЗАМЕН ГОСТ 14637-79, ГОСТ 380-71 в части требований к толстолистовому прокату

4. Стандарт соответствует международному стандарту ИСО 4995 в части проката толщиной до 6 мм включительно

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначение НТД, на который дана ссылка

Номер пункта, подпункта, приложения

1.3, 2.1.21, 4.11, приложение

6. ПЕРЕИЗДАНИЕ с Изменением № 1, утвержденным в декабре 1990 г., (ИУС 5-91).

Настоящий стандарт распространяется на толстолистовой горячекатаный прокат из углеродистой стали обыкновенного качества, изготовляемый шириной 500 мм и более, толщиной от 4 до 160 мм включительно.

1. Основные параметры

1.1. Прокат изготовляют в виде листов и рулонов из стали марок Ст0, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, Ст3Гпс, Ст3Гсп, Ст4пс, Ст4сп, Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс по ГОСТ 380.

1.2. В зависимости от нормируемых характеристик прокат подразделяют на категории: 1, 2, 3, 4, 5, 6.

Для обозначения категории к обозначению марки добавляется номер категории, например, Ст3пс1, Ст4сп3.

Категорию проката потребитель указывает в заказе. При отсутствии указания категорию выбирает предприятие-изготовитель.

1.3. Прокат изготовляют толщиной:

В части остальных требований к сортаменту прокат должен соответствовать ГОСТ 19903.

1.4. Примеры условных обозначений приведены в приложении.

2. Технические требования

2.1.1. Прокат изготовляют из стали с химическим составом, соответствующим ГОСТ 380.

Предельные отклонения по химическому составу в готовом прокате от плавочного анализа ковшовой пробы не должны превышать допускаемые ГОСТ 380.

2.1.2. Для проката толщиной до 10 мм включительно из стали марок Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп допускается снижение нижнего предела массовой доли одного из элементов - углерода на 0,04% абс., марганца на 0,1% абс. - при обеспечении механических свойств, установленных для указанных марок стали.

По требованию потребителя массовая доля кислоторастворимого алюминия в прокате категории 2 толщиной до 5 мм из стали марки Ст3сп, раскисленной алюминием, должна быть не менее 0,02%.

Массовая доля кремния в прокате категорий 2-6 толщиной до 8 мм включительно, изготовленном из стали марок Ст2пс и Ст3пс, раскисленной не содержащими кремния раскислителями, допускается менее 0,05% при соблюдении остальных норм и требований к прокату.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

2.1.3. По требованию потребителя массовая доля серы в прокате категорий 1-5 из стали всех марок, кроме Ст0, не должна превышать 0,040%, фосфора - 0,030%; в прокате категории 6 массовая доля каждого из этих элементов не должна превышать 0,025%.

2.1.4. В прокате, предназначенном для сварных конструкций, массовая доля углерода не должна превышать 0,22%.

2.1.5. Категории проката в зависимости от нормируемых характеристик приведены в табл. 1.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

2.1.6. Прокат категорий 1-5 изготовляют в горячекатаном состоянии, категории 6 - в упрочненном состоянии.

Для обеспечения требуемых свойств проката всех категорий может применяться термическая обработка.

Допускается изготовление проката категорий 1-5 в упрочненном с прокатного нагрева состоянии или после контролируемой прокатки.

2.1.7. Механические свойства горячекатаного проката при испытании на растяжение и изгиб должны соответствовать нормам, приведенным в табл. 2.

2.1.6; 2.1.7. (Измененная редакция, Изм. № 1).

2.1.7.1. Допускается превышение верхнего предела временного сопротивления не более чем на 50 Н/мм 2 (5 кгс/мм 2 ) по сравнению с приведенными в табл. 2 при соблюдении остальных норм, а по согласованию изготовителя с потребителем - без ограничения верхнего предела.

2.1.7.2. По согласованию изготовителя с потребителем значение предела текучести проката толщиной более 20 мм допускается на 10 Н/мм 2 (1 кгс/мм 2 ) ниже по сравнению с приведенными в табл. 2.

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 17.

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.

Читайте также: