Таблица прочности металлов на изгиб
В этой статье обсуждается прочность стали на изгиб. Прочность на изгиб — это способность материала сопротивляться или выдерживать приложенное напряжение изгиба.
Сила – это способность выдерживать или сопротивляться определенному количеству стресса. Материал имеет определенное количество прочности, только такое напряжение, которое он может выдержать. Любое напряжение, превышающее предел прочности, может привести к разрушению материала. Проще говоря, приложенное напряжение должно быть меньше, чем прочность материала, чтобы свести к минимуму разрушение.
Что такое прочность на изгиб?
Изгиб Прочность или жесткость на изгиб — это способность заготовки выдерживать нагрузку на изгиб. предел прочности при изгибе зависит от разрушающей нагрузки, расчетной длины заготовки и размеров поперечного сечения балки.
Математически прочность на изгиб определяется как:
M - изгибающий момент
I - момент инерции поперечного сечения заготовки.
Что такое жесткость на изгиб?
Жесткость на изгиб и прочность на изгиб не совпадают. Как обсуждалось выше, прочность на изгиб — это способность заготовки выдерживать заданное напряжение изгиба.
С другой стороны, жесткость при изгибе говорит о величине отклонения, которое заготовка претерпит при заданной величине напряжения изгиба. Жесткость на изгиб зависит от момента инерции поперечного сечения заготовки и модуля жесткости материала заготовки.
Математически жесткость на изгиб можно представить как
Жесткость при изгибе = E x I
Где E - модуль Юнга или модуль жесткости.
Прочность на изгиб нержавеющей стали
Прочность на изгиб стальной трубы
Стальные трубы широко используются в промышленности. Очень важно знать физические свойства стальных труб и поведение этих труб при различных видах нагрузок.
Прочность стальной трубы на изгиб можно найти по формуле, приведенной ниже:
σ = 32MD/π(D 4 -d 4 )
D - внешний диаметр трубы
d внутренний диаметр трубы
Труба - это просто полый цилиндр.
Прочность на изгиб стального листа
Предположим, стальная пластина имеет глубину d и ширину b. Допустимая нагрузка, действующая на него, равна P.
Прочность на изгиб этой стальной пластины определяется следующим образом:
Пластина имеет прямоугольное сечение, где,
d - глубина прямоугольника
Прочность на изгиб стального стержня
Стальные стержни широко используются в строительной отрасли для армирования. Они также используются в самолетах. Во избежание разрушения конструкции очень важно знать механические свойства используемых стержней.
Рассмотрим стальной стержень диаметром d. Прочность на изгиб можно определить по следующей формуле:
Предположим, что круглый стальной стержень диаметром d имеет допустимое значение силы P. Тогда формула прочности на изгиб для стального стержня будет такой же, как и для стального стержня.
Прочность стального стержня на изгиб обсуждается в разделах выше.
Прочность на изгиб стального швеллера
Рассмотрим стальной I-образный швеллер, как показано на рисунке ниже. Изображение: Поперечное сечение I канала
Чтобы найти момент инерции всего поперечного сечения, складываем отдельные моменты инерции частей А, В и С.
Прочность на изгиб этого канала можно записать по основной формуле. Это,
Прочность на изгиб стальной квадратной трубы
Квадратная труба - это просто полая труба квадратного сечения. Эти трубы используются в строительной промышленности и дизайне интерьера. Очень важно знать прочность на изгиб квадратной трубы перед использованием.
Модуль поперечного сечения квадратной трубы можно определить по формуле:
Следовательно, прочность на изгиб становится
Как рассчитать прочность стали на изгиб
Прочность на изгиб можно определить с помощью испытания на изгиб. Испытания на изгиб можно проводить с однократной осевой нагрузкой, трехточечной и четырехточечной нагрузкой.
Рассмотрим трехточечную установку. Данные для установки приведены ниже:
Заготовка представляет собой прямоугольный брусок шириной 10 см и высотой 10 см. Длина стержня 1 м, нагрузка при разрушении 10 кН.
Чтобы найти прочность на изгиб в трехточечном испытании на изгиб, используется следующая формула:
Подставляя все значения в приведенную выше формулу, мы имеем,
Прочность на изгиб = 15 МПа
Как рассчитать предел текучести стали
Предел текучести любого материала можно определить с помощью испытания на растяжение на универсальной испытательной машине. Станок вытягивает заготовку с концов и обеспечивает стрессовое напряжение график, из которого мы можем легко разглядеть предел прочности материала.
Рассмотрим приведенные данные-
Нагрузка при отказе - 5кН
Площадь поперечного сечения - 1мм^2
Предел текучести можно рассчитать по формуле:
Подставляя значения в приведенное выше уравнение, мы получаем,
Предел текучести = 500 МПа
Диаграмма, полученная в результате этого испытания, обычно называется диаграммой напряжения-деформации.
Диаграмма напряжения-деформации
График, показывающий зависимость между напряжением и деформацией, называется стресс диаграмма деформации.
Этот график дает такую информацию, как предел текучести, предел пропорциональности, предел прочности и предел прочности при растяжении. прочность образца. Эта диаграмма позволяет легко измерить механические свойства образца.
Привет . Я Абхишек Хамбхата, получил степень бакалавра технических наук в области машиностроения. В течение четырех лет моей инженерной деятельности я проектировал и пилотировал беспилотные летательные аппараты. Моя сильная сторона — гидромеханика и теплотехника. Мой проект четвертого года обучения был основан на повышении производительности беспилотных летательных аппаратов с использованием солнечной энергии. Хотелось бы пообщаться с единомышленниками.
Последние посты
Гидроксид калия или едкий калий является неорганическим компонентом. Его молярная масса составляет 56.11 г/моль. Давайте резюмируем структуру КОН Льюиса и все факты в деталях. КОН представляет собой простой гидроксид щелочного металла.
Слово «еще» в основном служит в значении «до сих пор» или «тем не менее» в предложении. Проверим употребление слова «пока» в значении «союз». Слово "пока" можно обозначить как "координационное.
О НАС
Мы являемся группой профессионалов отрасли из различных областей образования, таких как наука, инженерия, английская литература, и создаем универсальное образовательное решение, основанное на знаниях.
Удельная прочность металлов: таблица. Механические свойства металлов
Использовать металлы в повседневной жизни начали еще вначале развития человечества. Медь – это первый их представитель. Она доступна в природе и прекрасно обрабатывается. При археологических раскопках часто находят изготовленные из нее предметы домашнего обихода и разные изделия.
В процессе развития человек обучался объединять разные металлы, производя сплавы большей прочности. Из них делали орудия труда, а позже использовали для изготовления оружия. Опыты продолжаются и в наше время, создаются сплавы с удельной прочностью металлов, пригодные для возведения современных конструкций.
Виды нагрузок
К механическим свойствам металлов и сплавов относятся такие, которые способны оказывать сопротивление действию на них внешних сил или нагрузок. Они могут быть самыми разнообразными и по своему воздействию различают:
- статические, которые неспешно возрастают от нулевого значения до максимума, а затем остаются постоянными или незначительно меняются;
- динамические – возникают вследствие удара и действуют короткий промежуток.
Виды деформации
Деформация – это видоизменение конфигурации твердого тела под воздействием прилагаемых к нему нагрузок (внешних сил). Деформации, после которых материал возвращается в прежнюю форму и сохраняет первоначальные размеры, считают упругими, в противном случае (форма изменилась, материал удлинился) – пластическими или остаточными. Существует несколько видов деформации:
- Сжатие. Уменьшается объем тела в результате действия на него сдавливающих сил. Такую деформацию испытывают фундаменты котлов и машин.
- Растяжение. Увеличивается длина тела, когда к его концам прилагаются силы, направление которых совпадает с его осью. Растяжению подвергаются тросы, приводные ремни.
- Сдвиг или срез. В этом случае силы направлены навстречу друг другу и при определенных условиях наступает срез. Примером служат заклепки и болты стяжки.
- Кручение. Пара сил, противоположно направленных, действует на закрепленное одним концом тело (валы двигателей и станков).
- Изгиб. Изменение кривизны тела при воздействии внешних сил. Такое действие характерно для балок, стрел подъемных кранов, железнодорожных рельсов.
Определение прочности металла
Одно из основных требований, которое предъявляют к металлу, применяемому для производства металлических конструкций и деталей, является прочность. Для ее определения берется образец металла и растягивается на испытательной машине. Эталон становится тоньше, площадь поперечного сечения уменьшается с одновременным увеличением его длины. В определенный момент образец начинает растягиваться лишь в одном месте, образуя «шейку». А через некоторое время происходит разрыв в области самого тонкого места. Так ведут себя исключительно вязкие металлы, хрупкие: твердая сталь и чугун растягиваются незначительно и у них не образуется шейка.
Нагрузка на образец определяется специальным прибором, который носит название силоизмеритель, он вмонтирован в испытательную машину. Для вычисления основной характеристики металла, называемой пределом прочности материала, надо максимальную нагрузку, выдержанную образцом до разрыва, разделить на величину площади поперечного сечения до растяжения. Эта величина необходима конструктору для того, чтобы определиться с размерами изготовляемой детали, и технологу назначить режимы обработки.
Самые прочные металлы в мире
К высокопрочным металлам можно отнести следующие:
Титан. Он обладает такими свойствами:
- высокой удельной прочностью;
- стойкостью к повышенным температурам;
- низкой плотностью;
- стойкостью к коррозии;
- механической и химической выносливостью.
Титан находит применение в медицине, военной промышленности, кораблестроении, авиации.
- Уран. Самый известный и прочный металл в мире, является слабым радиоактивным материалом. Встречается в природе в чистом виде и в соединениях. Он относится к тяжелым металлам, гибкий, ковкий и относительно пластичный. Широко используется в производственных сферах.
- Вольфрам. Расчет прочности металла показывает, что это самый прочный и тугоплавкий металл, не поддающийся химическому воздействию. Хорошо куется, его можно вытянуть в тонкую нить. Используется для нити накаливания.
- Рений. Тугоплавкий, имеет высокую плотность и твердость. Очень прочный, не подвержен перепадам температуры. Находит применение в электронике и технике.
- Осмий. Твердый металл, тугоплавкий, стойкий к механическим повреждениям и агрессивным средам. Применяют в медицине, используют для ракетной техники, электронной аппаратуры.
- Иридий. В природе в свободном виде встречается редко, чаще – в соединениях с осмием. Механической обработке поддается плохо, имеет высокую стойкость к химическим веществам и прочность. Сплавы с металлом: титаном, хромом, вольфрамом, используют для изготовления ювелирных изделий.
- Бериллий. Высокотоксичный металл с относительной плотностью, имеющий светло-серый цвет. Находит применение в черной металлургии, атомной энергетике, лазерной и аэрокосмической технике. Имеет высокую твердость и используется для легирования сплавов.
- Хром. Очень твердый металл с высокой прочностью, бело-голубого цвета, обладает стойкостью к щелочам и кислотам. Прочность металла и сплавов позволяют их использовать для изготовления медицинского и химического оборудования, а также для металлорежущих инструментов.
- Тантал. Металл серебристого цвета, имеет высокую твердость, прочность, обладает тугоплавкостью и стойкостью к коррозии, пластичен, легко обрабатывается. Находит применение при создании ядерных реакторов, в металлургии и химической промышленности.
- Рутений. Принадлежит к металлам платиновой группы. Обладает высокой прочностью, твердостью, тугоплавкостью, химической стойкостью. Из него изготовляют контакты, электроды, острые наконечники.
Как определяют свойства металлов?
Для испытания металлов на прочность применяют химические, физические и технологические методы. Твердость определяет, как сопротивляются материалы деформациям. Стойкий металл имеет большую прочность и детали, изготовленные из него, меньше снашиваются. Для определения твердости вдавливают шарик, алмазный конус или пирамидку в металл. Значение твердости устанавливают по диаметру отпечатка или по глубине вдавливания предмета. Более крепкий металл меньше деформируется, и глубина отпечатка будет меньше.
А вот образцы на растяжение испытываются на разрывных машинах с плавно нарастающей при растягивании нагрузкой. Эталон может иметь в сечении круг или квадрат. Для проверки металла противостоять нагрузкам ударного характера проводят испытания на удар. В середине специально изготовленного образца делают надрез и устанавливают его напротив ударного устройства. Разрушение должно происходить там, где слабое место. При испытании металлов на прочность структуру материала исследуют рентгеновскими лучами, ультразвуком и при помощи мощных микроскопов, а также используют травление химическими веществами.
К технологическим относятся самые простые виды испытаний на разрушение, пластичность, ковку, сварку. Испытание на выдавливание дает возможность определить, способен ли листовой материал подвергаться холодной штамповке. С помощью шарика в металле выдавливают лунку, пока не появится первая трещина. Глубина ямки до появления разрушения и будет характеризовать пластичность материала. Испытание на изгиб дает возможность определить способность листового материала принимать нужную форму. Это испытание используют для оценки качества швов при сварке. Для оценки качества проволоки используется проба на перегиб. Трубы испытывают на расплющивание и изгиб.
Механические свойства металлов и сплавов
- Прочность. Она заключается в способности материала оказывать сопротивление разрушению под воздействием сил извне. Вид прочности зависит от того, как действуют внешние силы. Ее разделяют на: сжатие, растяжение, кручение, изгиб, ползучесть, усталость.
- Пластичность. Это способность металлов и их сплавов под воздействием нагрузки менять форму, не подвергаясь разрушению, и сохранять ее после окончания воздействия. Пластичность материала из металла определяют при его растяжении. Чем больше происходит удлинение, при одновременном уменьшении сечения, тем пластичнее металл. Материалы, обладающие хорошей пластичностью, прекрасно обрабатываются давлением: ковке, прессованию. Пластичность характеризуют двумя величинами: относительное сужение и удлинение.
- Твердость. Такое качество металла заключается в способности оказывать сопротивление проникновению в него инородного тела, имеющего более значительную твердость, и не получить при этом остаточных деформаций. Износоустойчивость и прочность – это основные характеристики металлов и сплавов, которые тесно связаны с твердостью. Материалы с такими свойствами находят применение для изготовления инструментов, применяемых для обработки металлов: резцы, напильники, сверла, метчики. Нередко по твердости материала определяют его износоустойчивость. Так твердые стали при эксплуатации изнашиваются меньше, чем более мягкие сорта.
- Ударная вязкость. Особенность сплавов и металлов сопротивляться влиянию нагрузок, сопровождающихся ударом. Это одна из важных характеристик материала, из которого изготовлены детали, испытывающие ударную нагрузку, во время работы машины: оси колес, коленчатые валы.
- Усталость. Это состояние металла, который находится под постоянным воздействием нагрузок. Усталость металлического материала происходит постепенно и может закончиться разрушением изделия. Способность металлов оказывать сопротивление разрушению от усталости называют выносливостью. Это свойство находится в зависимости от природы сплава или металла, состояния поверхности, характера обработки, условий работы.
Классы прочности и их обозначения
Нормативными документами по механическим свойствам крепежных изделий введено понятие класс прочности металла и установлена система обозначения. Каждый класс прочности обозначается двумя цифрами, между которыми ставится точка. Первое число означает предел прочности, уменьшенный в 100 раз. Например, класс прочности 5.6 означат, что предел прочности будет 500. Второе число увеличено в 10 раз – это отношение предела текучести к временному сопротивлению, выраженному в процентах (500х0,6=300), т. е. 30 % составляет минимальный предел текучести от предела прочности на растяжение. Все изделия, используемые для крепежа, классифицируются по назначению применения, форме, используемому материалу, классу прочности и покрытию. По назначению использования они бывают:
- Лемешные. Их используются для сельскохозяйственных машин.
- Мебельные. Применяются в строительстве и мебельном производстве.
- Дорожные. Ими крепят металлоконструкции.
- Машиностроительные. Применяют в машиностроительной промышленности и приборостроении.
Механические свойства крепежных изделий зависят от стали, из которой они изготовлены и качества обработки.
Удельная прочность
Удельная прочность материала (формула ниже) характеризуется отношением предела прочности к плотности металла. Эта величина показывает прочность конструкции при данной его массе. Наибольшую важность она представляет для таких отраслей, как авиастроение, ракетостроение и производство космических аппаратов.
По величине удельной прочности сплавы из титана самые прочные из всех применяемых технических материалов. Титановые сплавы вдвое превышают удельную прочность металлов, относящихся к легированным сталям. Они не поддаются коррозии на воздухе, в кислотной и щелочной среде, не боятся морской воды и обладают хорошей теплоустойчивостью. При высоких температурах их прочность выше, чем у сплавов с магнием и алюминием. Благодаря этим свойствам их применение, как конструкционного материала, все время увеличивается и находит широкое использование в машиностроении. Недостаток титановых сплавов заключается в их низкой обрабатываемости резанием. Это связано с физическими и химическими свойствами материала и особой структурой сплавов.
Использование пластичности и прочности металлов
Очень важными свойствами металла являются пластичность и прочность. Эти свойства находятся в прямой зависимости друг от друга. Они не позволяют металлу изменять форму и препятствуют макроскопическому разрушению при воздействии на него внешних и внутренних сил.
Металлы, обладающие высокой пластичностью, под воздействием нагрузки разрушаются постепенно. Вначале у них появляется изгиб и только затем он начинает постепенно разрушаться. Пластичные металлы легко меняют форму, поэтому их широко используют для изготовления кузовов автомобилей. Прочность и пластичность металлов зависит от того, как направлены приложенные к нему силы и в каком направлении проводилась прокатка при изготовлении материала. Установлено, что при прокатке кристаллы металла удлиняются в ее направлении больше, чем в поперечной направленности. У листовой стали прочность и пластичность значительно больше в направлении прокатки. В поперечном же направлении прочность уменьшается на 30 %, а пластичность на 50 %, по толщине листа эти показатели еще ниже. Например, появление излома на стальном листе при сваривании можно объяснить параллельностью оси шва и направления прокатки. По пластичности и прочности материала устанавливают возможность его использования для изготовления различных деталей машин, сооружений, инструментов, приборов.
Нормативное и расчетное сопротивление металла
Одним из основных параметров, которые характеризуют сопротивление металлов воздействиям силы, является нормативное сопротивление. Оно устанавливается по нормам проектирования. Расчетное сопротивление получается в результате деления нормативного на соответствующий коэффициент надежности по данному материалу. В некоторых случаях учитывают еще и коэффициент условий работы конструкций. В вычислениях, имеющих практическое значение, в основном используют расчетное сопротивление металла.
Пути повышения прочности металла
Существует несколько способов повышения прочности металлов и сплавов:
- Создание сплавов и металлов, имеющих бездефектную структуру. Имеются разработки по изготовлению нитевидных кристаллов (усов) в несколько десятков раз превышающих прочность обыкновенных металлов.
- Получение объемного и поверхностного наклепа искусственным путем. При обработке металла давлением (ковка, волочение, прокатка, прессование) образуется объемный наклеп, а накатка и дробеструйная обработка дает поверхностный наклеп.
- Создание легированного металла, используя элементы из таблицы Менделеева.
- Очищение металла, от имеющихся в нем примесей. В результате этого улучшаются его механические свойства, распространение трещин значительно уменьшается.
- Устранение с поверхности деталей шероховатости.
Интересные факты
- Сплавы из титана, удельный вес которых превышает алюминиевые примерно на 70 %, прочнее их в 4 раза, поэтому, по удельной прочности сплавы, содержащие титан, выгоднее использовать для самолетостроения.
- Многие алюминиевые сплавы превышают удельную прочность сталей, содержащих углерод. Сплавы из алюминия имеют высокую пластичность, коррозийную стойкость, прекрасно обрабатываются давлением и резанием.
- У пластмасс удельная прочность выше, чем у металлов. Но из-за недостаточной жесткости, механической прочности, старения, повышенной хрупкости и малой термостойкости ограничены в применении слоистые пластики, текстолиты и гетинаксы, особенно в крупногабаритных конструкциях.
- Установлено, что по выносливости к коррозии и удельной прочности, металлы черные, цветные и многие их сплавы уступают стеклопластикам.
Механические свойства металлов являются важнейшим фактором использования их в практических нуждах. Проектируя какую-то конструкцию, деталь или машину и подбирая материал, обязательно рассматривают все механические свойства, которыми он обладает.
Механические свойства металлов.
Прочность. Прочностью называют свойство твердых тел сопротивляется разрушению, а также необратимыми изменениями формы. Основным показателем прочности является временное сопротивление, определяемое при разрыве цилиндрического образца, предварительно подвергнутого отжигу. По прочности металлы можно разделить на следующие группы:
непрочные (временное сопротивление не превышает 50 МПа) - олово, свинец, висмут, а также мягкие щелочные металлы;
прочные (от 50 до 500 МПа) - магний, алюминий, медь, железо, титан и другие металлы, составляющие основу важнейших конструкционных сплавов;
высокопрочные (более 500 МПа) - молибден, вольфрам, ниобий и др.
К ртути понятие прочности неприменимо, поскольку это жидкость.
Временное сопротивление металлов указано в таблице 10.
Таблица 10. Прочность металлов
| Металл | Временное сопротивление, МПа | Металл | Временное сопротивление, МПа |
| Титан | 580 | Цинк | 120-140 |
| Железо | 200-300 | Алюминий | 80-120 |
| Медь | 200-250 | Золото | 120 |
| Магний | 120-200 | Олово | 27 |
| Серебро | 150 | Свинец | 18 |
Пластичность. Пластичность - это свойство твердых тел сохранять часть деформации при снятии нагрузок, которые их вызвали. В качестве показателя пластичности выборочно относительное удлинение, определяемое при тех же испытаниях, что и временное сопротивление.
По степени пластичности металлы принято подразделять следующим образом:
высокопластичные - (относительное удлинение превосходит 40 %) - металлы, составляющие основу большинства конструкционных сплавов (алюминий, медь, железо, титан, свинец) и "легкие" металлы (натрий, калий, рубидий идр.);
пластичные - (относительное удлинение лежит в диапазоне между 3% и 40%) - магний, цинк, молибден, вольфрам, висмут и др. (наиболее обширная группа);
хрупкие - (относительное удлинение меньше 3%) - хром, марганец, кольбат, сурьма.
Высокая очистка хрупких металлов несколько повышает пластичность. Сплавы, полученные на их основе, почти не поддаются обработке давлением. Промышленные изделия из них часто получают путем литья. Относительное удлинение металлов характеризует таблица 11.
Таблица 11. Пластичность металлов.
| Металл | Относительное удлинение, % | Металл | Относительное удлинение, % |
| Золото | 65 | Титан | 50 |
| Серебро | 65 | Олово | 40 |
| Свинец | 65 | Алюминий | 30-40 |
| Медь | 50-60 | Цинк | 30 |
| Железо | 40-50 | Магний | 10-22 |
Твердость. Твердость - это характеристика материала, отражающая его прочность и пластичность, определяемая путем вдавливания шарика (метод Бринелля) или призмы (метод Виккерса). Количественный оценкой твердости является число твердости НВ, равное отношению нагружения (Н) к площади поверхности отпечатка (мм 2 ). Значения твердости металлов по Бринеллю приведена в таблице 12.
Таблица 12. Твердость металлов.
| Металл | НВ | Металл | НВ |
| Титан | 160 | Алюминий | 16-25 |
| Железо | 70-80 | Серебро | 25 |
| Магний | 30-40 | Золото | 18 |
| Медь | 40 | Олово | 5 |
| Цинк | 33 | Свинец | 4 |
Модуль продольной упругости. Модуль продольной упругости, или модуль Юнга, Е определяет жидкость металла , т.е. интенсивность увеличения напряжения по мере увеличения упругости деформации (таблица 13).
Стали: допускаемые напряжения и механические свойства материалов
Допускаемые напряжения принимаем по нормам, систематизированных в виде таблиц, что удобнее для практического применения при проектировочных и проверочных прочностных расчетов.
Примечание. Условные обозначения термической обработки:
О — отжиг; Н — нормализация; У — улучшение; Ц — цементация; ТВЧ — закалка с нагревом т.в.ч.; В — закалка с охлаждением в воде; М — закалка с охлаждением в масле; НВ — твердость по Бринеллю. Число после М, В, Н или ТВЧ — среднее значение твердости по HRC.
*) Римскими цифрами обозначен вид нагрузки (см. таблицу 1): I — статическая; II — переменная, действующая от нуля до максимума и от максимума до нуля (пульсирующая), III — знакопеременная (симметричная).
Допускаемые напряжения для углеродистых сталей обыкновенного качества в горячекатаном состоянии
| Марка стали по ГОСТ 380 | Допускаемые напряжения, кгс/см2 | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| При растяжении [ σ р ] | При изгибе [ σ из ] | При кручении [ τ кр ] | При срезе [ τ ср ] | При смятии [ σ см ] | ||||||||||
| I | II | III | I | II | III | I | II | III | I | II | III | I | II | |
| Ст 2 | 1150 | 800 | 600 | 1400 | 1000 | 800 | 850 | 650 | 500 | 700 | 500 | 400 | 1750 | 1200 |
| Ст 3 | 1250 | 900 | 700 | 1500 | 1100 | 850 | 950 | 650 | 500 | 750 | 500 | 400 | 1900 | 1350 |
| Ст 4 | 1400 | 950 | 750 | 1700 | 1200 | 950 | 1050 | 750 | 600 | 850 | 650 | 500 | 2100 | 1450 |
| Ст 5 | 1650 | 1150 | 900 | 2000 | 1400 | 1100 | 1250 | 900 | 700 | 1000 | 650 | 550 | 2500 | 1750 |
| Ст 6 | 1950 | 1400 | 1100 | 2300 | 1700 | 1350 | 1450 | 1050 | 800 | 1150 | 850 | 650 | 2900 | 2100 |
Механические свойства и допустимые напряжения углеродистых качественных конструкционных сталей
| Марка стали ГОСТ 1050 | Термо- обработка | Предел прочности при растяжении σ в | Предел текучести σ т | Предел выносливости при | Допускаемые напряжения *, кгс/см2, при | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| растяжении σ −1р | изгибе σ −1 | кручении τ −1 | растя- жении [σ р] | изгибе [σ из] | кручении [τ кр] | срезе [τ ср] | смятии [σ см] | |||||||||||||
| кгс/мм 2 | I | II | III | I | II | III | I | II | III | I | II | III | I | II | ||||||
| 8 | Н | 33 | 20 | 12 | 15 | 9 | 1100 | 800 | 600 | 1300 | 950 | 750 | 800 | 600 | 450 | 600 | 450 | 350 | 1650 | 1200 |
| 10 | Н | 34 | 21 | 12,5 | 15,5 | 9,5 | 1100 | 800 | 600 | 1450 | 1000 | 750 | 800 | 600 | 450 | 650 | 450 | 350 | 1650 | 1200 |
| Ц-В59 | 40 | 25 | 14,5 | 18 | 11 | 1300 | 900 | 700 | 1550 | 1150 | 900 | 1000 | 650 | 550 | 700 | 500 | 400 | 1950 | 1350 | |
| 15 | Н | 38 | 23 | 13,5 | 17 | 10 | 1250 | 850 | 650 | 1500 | 1100 | 850 | 950 | 650 | 500 | 750 | 500 | 400 | 1850 | 1250 |
| Ц-В59 | 45 | 25 | 16 | 20 | 12 | 1450 | 500 | 800 | 1750 | 1250 | 1000 | 1100 | 800 | 600 | 850 | 600 | 450 | 2100 | 750 | |
| 20 | Н | 42 | 25 | 15 | 19 | 11,5 | 1400 | 1150 | 950 | 1700 | 1200 | 950 | 1050 | 700 | 550 | 850 | 600 | 450 | 2100 | 1750 |
| Ц-В59 | 50 | 30 | 18 | 22,5 | 13,5 | 1650 | 1150 | 900 | 2000 | 1400 | 1100 | 1250 | 750 | 550 | 1000 | 600 | 450 | 2400 | 1750 | |
| 25 | Н | 46 | 28 | 17 | 21 | 12,5 | 1500 | 1100 | 850 | 1800 | 1300 | 1050 | 1100 | 800 | 600 | 900 | 650 | 500 | 2200 | 1650 |
| Ц-В58 | 55 | 35 | 20 | 25 | 15 | 1800 | 1300 | 1000 | 2100 | 1600 | 1250 | 1350 | 950 | 750 | 1100 | 800 | 600 | 2700 | 1950 | |
| 30 | Н | 50 | 30 | 18 | 22,5 | 13,5 | 1650 | 1150 | 900 | 2000 | 1400 | 1100 | 1250 | 900 | 700 | 1000 | 650 | 550 | 2400 | 1750 |
| У | 60 | 35 | 21,5 | 27 | 16 | 2000 | 1400 | 1050 | 2400 | 1750 | 1350 | 1500 | 1050 | 800 | 1200 | 850 | 650 | 3000 | 2100 | |
| 35 | Н | 54 | 32 | 19 | 24 | 14,5 | 1800 | 1250 | 950 | 2100 | 1550 | 1200 | 1350 | 900 | 700 | 1100 | 750 | 550 | 2700 | 1900 |
| У | 65 | 38 | 23 | 29 | 17,5 | 2100 | 1500 | 1150 | 2600 | 1850 | 1450 | 1600 | 1100 | 850 | 1300 | 900 | 700 | 5200 | 2200 | |
| В35 | 100 | 65 | 36 | 45 | 27 | 3300 | 2300 | 1800 | 4000 | 2900 | 2200 | 2500 | 1650 | 1350 | 2000 | 1400 | 1100 | 5000 | 3500 | |
| 40 | Н | 58 | 34 | 21 | 26 | 15,5 | 1900 | 1300 | 1050 | 2300 | 1650 | 1300 | 1400 | 1000 | 750 | 1150 | 800 | 600 | 2800 | 2000 |
| У | 70 | 40 | 25 | 31,5 | 19 | 2300 | 1600 | 1250 | 2700 | 2000 | 1550 | 1700 | 1200 | 950 | 1400 | 1000 | 800 | 3400 | 2400 | |
| В35 | 100 | 65 | 36 | 45 | 27 | 3400 | 2300 | 1800 | 4000 | 2900 | 2200 | 2500 | 1750 | 1350 | 2000 | 1400 | 1100 | 5000 | 3500 | |
| 45 | Н | 61 | 36 | 22 | 27,5 | 16,5 | 2000 | 1400 | 1100 | 2400 | 1750 | 1350 | 1500 | 1050 | 800 | 1250 | 850 | 650 | 3000 | 2100 |
| У | 75 | 45 | 27 | 34 | 20,5 | 2400 | 1700 | 1350 | 2900 | 2150 | 1700 | 1850 | 1300 | 1000 | 1450 | 1050 | 800 | 3600 | 2600 | |
| М35 | 90 | 65 | 32,5 | 40,5 | 24,5 | 3000 | 2100 | 1600 | 3600 | 2600 | 2000 | 2300 | 1650 | 1200 | 1850 | 1250 | 950 | 4500 | 3100 | |
| В42 | 90-120 | 70 | 32,5 | 40,5 | 24,5 | 3000 | 2100 | 1600 | 3600 | 2600 | 2000 | 2300 | 1600 | 1200 | 1850 | 1250 | 950 | 4500 | 3100 | |
| В48 | 120 | 95 | 43 | 54 | 32,5 | 4000 | 2800 | 2100 | 4800 | 3400 | 2700 | 3000 | 2100 | 1600 | 2400 | 1700 | 1300 | 6000 | 4200 | |
| ТВЧ56 | 75 | 45 | 27 | 34 | 20,5 | 2400 | 1700 | 1350 | 2900 | 2100 | 1700 | 1850 | 1300 | 1000 | 1450 | 1050 | 800 | 3600 | 2600 | |
| 50 | Н | 64 | 38 | 23 | 29 | 17,5 | 2100 | 1400 | 1150 | 2500 | 1850 | 1450 | 1600 | 1100 | 850 | 1250 | 850 | 650 | 3100 | 2200 |
| У | 90 | 70 | 32,5 | 40,5 | 24,5 | 3000 | 2100 | 1600 | 3600 | 2600 | 2000 | 2300 | 1800 | 1200 | 1850 | 1250 | 950 | 4500 | 3100 | |
| 20Г | Н | 46 | 28 | 16,6 | 20,5 | 12,5 | 1500 | 1000 | 800 | 1800 | 1300 | 1000 | 1100 | 800 | 600 | 900 | 650 | 500 | 2200 | 1600 |
| В | 57 | 42 | 20,5 | 25,5 | 15 | 1950 | 1300 | 1000 | 2300 | 1650 | 1250 | 1450 | 1000 | 750 | 1150 | 800 | 600 | 2900 | 1900 | |
| 30Г | Н | 55 | 32 | 20 | 25 | 15 | 1800 | 1300 | 1000 | 2100 | 1600 | 1250 | 1350 | 950 | 750 | 1100 | 800 | 600 | 2700 | 1900 |
| В | 68 | 56 | 24,5 | 30,5 | 18 | 2300 | 1600 | 1200 | 2700 | 1950 | 1500 | 1700 | 1200 | 900 | 1400 | 1000 | 750 | 3400 | 2400 | |
| 40Г | Н | 60 | 36 | 22 | 27 | 16 | 2000 | 1400 | 1100 | 2400 | 1750 | 1350 | 1500 | 1050 | 800 | 1200 | 850 | 650 | 3000 | 2100 |
| В45 | 84 | 59 | 35 | 38 | 23 | 2800 | 1900 | 1500 | 3300 | 2400 | 1900 | 2100 | 1500 | 1150 | 1700 | 1200 | 950 | 4200 | 2900 | |
| 50Г | Н | 66 | 40 | 23,5 | 29,5 | 17,5 | 2100 | 1500 | 1150 | 2600 | 1850 | 1450 | 1600 | 1100 | 750 | 1300 | 900 | 700 | 3200 | 2200 |
| В | 82 | 56 | 30 | 37 | 22 | 2700 | 1900 | 1500 | 3300 | 2500 | 1850 | 2500 | 1550 | 1100 | 1650 | 1050 | 750 | 4100 | 2900 | |
| 65Г | Н | 75 | 44 | 27 | 34 | 20 | 2400 | 1750 | 1350 | 2900 | 2100 | 1700 | 1850 | 1300 | 1000 | 1450 | 1050 | 800 | 3600 | 2600 |
| У | 90 | 70 | 32,5 | 40,5 | 24,5 | 3000 | 2100 | 1600 | 3600 | 2600 | 2000 | 2300 | 1600 | 1200 | 1850 | 1250 | 950 | 4500 | 3100 | |
| М45 | 150 | 125 | 53 | 67 | 40 | 5000 | 3500 | 2600 | 6000 | 4300 | 3300 | 3800 | 2600 | 2000 | 3000 | 2100 | 1600 | 7600 | 5200 | |
Примечание:
Марки стали 20Г; 30Г; 40Г; 50Г; 65Г — старые марки стали, действующие до 1988 г. Буква Г в них обозначала содержание марганца около 1 %.
Свойства металлов
Металлы, это группа элементов, в виде простых веществ, обладающих характерными металлическими свойствами, такими, как высокие тепло- и электропроводность, положительный температурный коэффициент сопротивления, высокая пластичность, ковкость и металлический блеск. В данной статье все свойства металлов будут представлены в виде отдельных таблиц.
Свойства металлов
Свойства металлов делятся на физические, химические, механические и технологические.
Физические свойства металлов
К физическим свойствам относятся: цвет, удельный вес, плавкость, электропроводность, магнитные свойства, теплопроводность, теплоемкость, расширяемость при нагревании.
Удельный вес металла — это отношение веса однородного тела из металла к объему металла, т.е. это плотность в кг/м 3 или г/см 3 .
Плавкость металла — это способность металла расплавляться при определенной температуре, называемой температурой плавления.
Электропроводность металлов — это способность металлов проводить электрический ток, это свойство тела или среды, определяющее возникновение в них электрического тока под воздействием электрического поля. Под электропроводностью подразумевается способность проводить прежде всего постоянный ток (под воздействием постоянного поля), в отличие от способности диэлектриков откликаться на переменное электрическое поле колебаниями связанных зарядов (переменной поляризацией), создающими переменный ток.
Магнитные свойства металлов характеризуются: остаточной индукцией, коэрцетивной силой и магнитной проницаемостью.
Теплопроводность металлов — это их способность передавать тепло от более нагретых частиц к менее нагретым. Теплопроводность металла определяется количеством теплоты, которое проходит по металлическому стержню сечением в 1см 2 , длиной 1см в течение 1сек. при разности температур в 1°С.
Теплоемкость металлов — это количество теплоты, поглощаемой телом при нагревании на 1 градус. Отношение количества теплоты, поглощаемой телом при бесконечно малом изменении его температуры, к этому изменению единицы массы вещества (г, кг) называется удельной теплоёмкостью, 1 моля вещества — мольной (молярной).
Расширяемость металлов при нагревании.Все металлы при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются. Степень увеличения или уменьшения первоначального размера металла при изменении температуры на один градус характеризуется коэффициентом линейного расширения.
Химические свойства металлов
К химическим — окисляемость, растворимость и коррозионная стойкость.
Окисление металлов — это реакция соединения металла с кислородом, сопровождающаяся образованием окислов (оксидов). Если рассмотреть окисляемость шире, то это реакции, в которых атомы теряют электроны и образуются различные соединения, например, хлориды, сульфиды. В природе металлы находятся в основном в окисленном состоянии, в виде руд, поэтому их производство основано на процессах восстановления различных соединений.
Растворимость металлов — это их способность образовывать с другими веществами однородные системы — растворы, в которых металл находится в виде отдельных атомов, ионов, молекул или частиц. Металлы растворяются в растворителях, в качестве которых выступают сильные кислоты и едкие щелочи. В промышленности наиболее часто используются: серная, азотная и соляные кислоты, смесь азотной и соляной кислот (царская водка), а также щелочи — едкий натр и едкий калий.
Механические свойства металлов
К механическим — прочность, твердость, упругость, вязкость, пластичность.
Прочностью металла называется его способность сопротивляться действию внешних сил, не разрушаясь.
Твердостью металлов называется способность тела противостоять проникновению в него другого, более твердого тела.
Упругость металлов — свойство металла восстанавливать свою форму после прекращения действия внешних сил, вызвавших изменение формы (деформацию).
Вязкость металлов — это способность металла оказывать сопротивление быстро возрастающим (ударным) внешним силам. Вязкость — свойство обратное хрупкости.
Пластичность металлов — это свойство металла деформироваться без разрушения под действием внешних сил и сохранять новую форму после прекращения действия сил. Пластичность—свойство обратное упругости.
Технологические свойства металлов
К технологическим — прокаливаемость, жидкотекучесть, ковкость, свариваемость, обрабатываемость резанием.
Прокаливаемость металлов – это их способность получать закаленный слой определенной глубины.
Жидкотекучесть металлов — это свойство металла в жидком состоянии заполнять литейную форму и воспроизводить ее очертания в отливке.
Ковкость металлов —это технологическое свойство, характеризующее их способность к обработке деформированием, например, ковкой, вальцеванием, штамповкой без разрушения.
Свариваемость металлов — это их свойство образовывать в процессе сварки неразъемное соединение, отвечающее требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией производимого изделия.
Обрабатываемость металлов резанием — это их способность изменять геометрическую форму, размеры, качество поверхности за счет механического срезания материала заготовки режущим инструментом. Обрабатываемость металлов зависит от их механических свойств, в первую очередь прочности и твердости.
Современными методами испытания металлов являются механические испытания, химический анализ, спектральный анализ, металлографический и рентгенографический анализы, технологические пробы, дефектоскопия. Эти испытания дают возможность получить представление о природе металлов, их строении, составе и свойствах, а также определить качество готовых изделий.
Читайте также: