Сталь 65г модуль сдвига
Сталь марки 65Г вырабатывается по нормам ГОСТ 14959-2016, относится к конструкционным сплавам. Группа компаний «МеталлЭнергоХолдинг» изготавливает стали по регламенту, предлагает купить сортамент высокого качества в любых объемах, требуемых заказчику.
Состав стали и применение
Сплав марки 65Г изготавливается по нормам ГОСТ 14959-2016, который наследует регламент 1979 года, с поправками от 2019 года. Может служить заменителем таких сплавов как 70 и 70Г, 9ХС, 60С2, а также известных зарубежных аналогов – 1066, 66Mn4, 65Mn или 65G. В соответствии с нормами регламента состав марки определяется по следующей таблице:
Процентное соотношение компонентов
В соответствии с основной характеристикой в названии стали, она используется в первую очередь для создания пружин и рессор. Кроме прочего может быть применена в изготовлении корпусов подшипников и различных элементов легковых и грузовых автомобилей. Объединяет такие компоненты и узлы повышенные требования к износоустойчивости и сфера работы, исключающая ударные нагрузки.
Для вырабатываемого типа стали характерны особые физические и механические параметры. Так благодаря составу материала он обладает следующими свойствами:
- не применяется для сварных конструкций;
- склонен к отпускной хрупкости;
- обладает малой флокеночувствительностью;
- предел кратковременной прочности от 640 до 1180 МПа;
- предел текучести – не менее 785 МПа;
- удлинение на разрыв от 8 до 12 процентов.
Кроме прочего модуль упругости снижается при нагревании, как и коэффициент теплопроводности – от 37 до 28 Вт/(м*град). Твердость увеличивается при наличии дополнительной обработки отжигом или термически. ГК «МеталлЭнергоХолдинг» предлагает качественный сортамент – надежная, соответствующая регламенту сталь марки 65Г.
Применение стали 65Г и термообработка изделий: пружины спиральные, листовые и пружинные шайбы делают из стали 65Г и других пружинно-ресорных сталей. Для изготовления пружин применяют пружинную сталь. Твёрдость пружин находится в пределах Rc = 40-50, а пружинных шайб Rс = 40-48. При приёмке пружины проверяют на твёрдость и на упругость. Метод проверки должен, по возможности, приближаться к фактическим условиям работы пружин (растяжение, сжатие или изгиб).
Пружины, изготовленные из термически обработанной (патентированной) проволоки или ленты классов Н, П и В, проходят дополнительный отпуск при температуре 250-350° для снятия внутренних напряжений, возникших при их изготовлении, и для повышения упругих свойств проволоки.
Отпуск пружин лучше всего производить в селитровых ваннах в течение 5-10 мин., в зависимости от сечения материала. При отпуске в нефтяных или электрических печах следует особое внимание обращать на равномерность нагрева. Время отпуска в этих печах 20-40 мин.
Пружины, изготовленные из отожжённой стали, подвергают закалке и отпуску. В случае изготовления пружин из проволоки диаметром более 6 мм перед закалкой производят высокий отпуск при температуре 670-720° для устранения наклёпа, явившегося результатом холодной навивки. Пружины, навиваемые нагорячо, перед закалкой проходят нормализацию.
Для нагрева под закалку пружины помещают в камерные печи или соляные ванны, нагретые до требуемой температуры. Во избежание деформации пружины крупных размеров нагревают в специальном приспособлении.
Мелкие пружины в печь загружают на противне. Выдержка в печи должна быть наименьшая - для предотвращения окисления и обезуглероживания. Для уменьшения времени пребывания в печи мелкие пружины кладут на предварительно нагретый противень. При отсутствии в печи защитной атмосферы пружины упаковывают в изолирующую среду или же забрасывают в печь небольшие количества древесного угля. Охлаждают пружины в масле. Охлаждать пружины в воде во избежание появления трещин не рекомендуется. В случае необходимости закалки в воде выдержка должна быть не более 2-3 сек. с последующим охлаждением в масле.
Перед отпуском пружины очищают от масла промывкой в содовом растворе или тщательной протиркой в опилках. Не удалённое с пружин масло при отпуске вспыхивает и изменяет условия отпуска, что приводит к неравномерному нагреву и заниженной твёрдости. Температура отпуска 300-420°. Отжиг крайних витков производится в свинцовой ванне.
Крупные пружины перед отпуском надевают на трубы для устранения коробления.
Следует обратить внимание на поверхность материала, идущего для изготовления пружин. Риски, волосовины и прочие дефекты ведут к образованию трещин, а обезуглероженный слой - к уменьшению упругих свойств пружины.
Весьма часто антикоррозийные покрытия, применяемые для ряда пружин, придают им хрупкость вследствие насыщения металла водородом во время травления и в процессе покрытия. Особенно это заметно на пружинах из проволоки или ленты малого сечения. Эта хрупкость, называемая травильной или водородной, устраняется нагревом готовых пружин в масле, глицерине или сушильном шкафу при температуре 150-180° в течение 1-2 час.
Однако при длительном травлении металл насыщается водородом настолько сильно, что указанная температура не устраняет хрупкости и пружины необходимо отжигать. Во избежание глубокого наводороживания пружины из тонкой проволоки или ленты перед покрытием не следует травить, а нужно подвергать их пескоструйной очистке и после Покрытия нагревать, как указано выше.
Сталь марки 65Г
Сталь 65Г рессорно-пружинная
Наличие марганца в таком количестве увеличивает упругость стали и ее сопротивление на разрыв.
Эта сталь выпускается на основании ГОСТ14959-2016.
Действие этого документа относится к горячекатанному и кованному прокату. Кроме того, он регламентирует такую продукцию, как специальный прокат, который предназначен для производства пружинной и рессорной продукции. Этот ГОСТ нормирует химический состав проката.
Производители выпускают следующую номенклатуру продукции:
- сортовой прокат, в т. ч. фасонный — ГОСТ 14959-79;
- пруток калиброванный — ГОСТ 1051-73;
- серебрянка — ГОСТ 14955-77.
Кроме тог,о металлургические предприятия выпускают лист разной толщины, круги, полосы, прутки прочие виды изделий.
Расшифровка стали 65Г
Цифр 65 указывают среднюю массовую долю углерода в стали в сотых долях процента. Т.е. среднее содержание углерода в стали 65Г составляет около 0,65%.
Цифры, стоящие после букв, указывают примерную массовую долю легирующего элемента в целых единицах. Химические элементы обозначены следующими буквами: В — вольфрам (W), Г — марганец (Mn), Н — никель (Ni), Р — бор (В), С — кремний (Si), Ф — ванадий (V), X — хром (Сr). Т.е. буква Г в обозначении марки стали 65Г означает, что среднее содержание марганца в стали около 1%. В наименовании марок рессорно-пружинных стали с массовой долей марганца (Mn) до 0,90% (по верхнему пределу в марке) буква «Г» не ставится.
Заменители и аналоги
- 66Mn4(1.1260) (Германия-DIN),
- 1566 (США — AISI, ASTM),
- SUP 6 (Япония — JIS),
- 60S2A (Польша — PN/H)
Вид поставки
Применение
Сталь 65Г применяется для изготовления следующих деталей:
- пружины,
- рессоры,
- упорные шайбы,
- тормозные ленты,
- фрикционные диски,
- шестерни,
- фланцы,
- корпусы подшипников,
- зажимные и подающие цанги и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной износостойкости,
- детали, работающие без ударных нагрузок.
Применение стали 65Г для пружинных шайб (ГОСТ 33260-2015)
| Марка стали | НД на поставку | ГОСТ на шайбы пружинные | Температура применения, °С | Дополнительные указания по применению |
| 65Г ГОСТ 14959 | ГОСТ 2283, ГОСТ 21997, ГОСТ 21996 | ГОСТ 6402 | От -60 до 250 | Применяется для работы в условиях атмосферной коррозии с противокоррозионными покрытиями |
ПРИМЕЧАНИЕ После электрохимических покрытий обязательна термообработка (отпуск) для снятия водородной хрупкости с указанием в КД.
Физические свойства
Модуль нормальной упругости Е, ГПа
| Сталь | Е, ГПа, при температуре испытаний, °С | ||||||||
| 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | |
| 65Г | 215 | 213 | 207 | 200 | 180 | 170 | 154 | 136 | 128 |
Модуль упругости при сдвиге кручением G
| Сталь | G, ГПа, при температуре испытаний, °С | ||||||||
| 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | |
| 65Г | 84 | 83 | 80 | 77 | 70 | — | 58 | 51 | 48 |
Плотность ρ
| Сталь | ρ кг/см3 при температуре испытаний, °С | |||
| 20 | 100 | 200 | 400 | |
| 65Г | 7850 | 7830 | 7800 | 7730 |
Коэффициент теплопроводности λ
| Сталь | λ Вт/(м*К) при температуре испытаний, °С | ||||||||
| 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | |
| 65Г | 37 | 36 | 35 | 34 | 32 | 31 | 30 | 29 | 28 |
Коэффициент линейного расширения α
| Сталь | α*106, К-1, при температуре испытаний, °С | |||||||
| 20-100 | 20-200 | 20-300 | 20-400 | 20-500 | 20-600 | 20-700 | 20-800 | |
| 65Г | 11,8 | 12,6 | 13,2 | 13,6 | 14,1 | 14,6 | 14,5 | 11,8 |
Удельная теплоемкость c
| Сталь | c, Дж/(кг*К), при температуре испытаний, °С | |||||||
| 20-100 | 20-200 | 20-300 | 20-400 | 20-500 | 20-600 | 20-700 | 20-800 | |
| 65Г | 490 | 510 | 525 | 560 | 575 | 590 | 625 | 705 |
Температура критических точек, °С
Химический состав по ГОСТ 14959-2016
Таблица 1: Химический состав стали по анализу ковшевой пробы для металлопродукции, кроме предназначенной для изготовления патентированной проволоки
| Массовая доля элементов, % | |||||
| C | Si | Mn | Cr | Ni | Cu |
| 0,62-0,70 | 0,17-0,37 | 0,90-1,20 | не более 0,25 | не более 0,25 | не более 0,2 |
Таблица 2: Химический состав стали по анализу ковшевой пробы для металлопродукции, предназначенной для изготовления патентированной проволоки
| Массовая доля элементов, % | |||||
| C | Si | Mn | Cr | Ni | Cu |
| 0,62-0,70 | 0,17-0,37 | 0,70-1,00 | не более 0,15 | не более 0,15 | не более 0,2 |
: Массовая доля серы (S) и фосфора (P) в стали по анализу ковшовой пробы не должна превышать для стали всех марок по таблице 1 норм, указанных в таблице 3.
Примечание
: Предельные отклонения по химическому составу в готовой металлопродукции не должны превышать значений, указанных в таблице 4.
Механические свойства
| Источник | Состояние поставки | Сечение, мм | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ, % | Твердость HRC3, не более |
| не более | |||||||
| ГОСТ 14959-79 | Сталь категорий 3, ЗА, ЗБ, ЗВ, ЗГ, 4, 4А, 4Б. Закалка с 830 °С в масле; отпуск при 470 °С | Образцы | 785 | 980 | 8 | 30 | — |
| ГОСТ 1577-93 | Лист нормализованный и горячекатаный: | 80 | — | 730 | 12 | — | — |
| Закалка с 800-820 °С в масле; отпуск при 340-380 °С, охл. на воздухе | 20 | 1220 | 1470 | 5 | 10 | 44-49 | |
| Закалка с 790-820 °С в масле; отпуск при 550- 580 °С, охл. на воздухе | 60 | 690 | 880 | 8 | 30 | 30-35 | |
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
| t исп, °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ, % | КСU, Дж/см2 | Твердость HRCэ |
| 200 | 1790 | 2200 | 4 | 30 | 5 | 61 |
| 400 | 1450 | 1670 | 8 | 48 | 29 | 46 |
| 600 | 850 | 880 | 15 | 51 | 76 | 30 |
Примечание. Закалка с 830 °С в масле.
Механические свойства при повышенных температурах
| t исп, °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ, % |
| 200 | 1370 | 1670 | 15 | 44 |
| 300 | 1220 | 1370 | 19 | 52 |
| 400 | 980 | 1000 | 20 | 70 |
Примечание. Закалка с 830 °С в масле; отпуск при 350 °С
Ударная вязкость KCU
| Термообработка | KCU, Дж/см2, при температуре, °С | ||||
| 20 | 0 | -20 | -30 | -70 | |
| Закалка с 830 °С; отпуск при 480 °С | 110 | 69 | 27 | 23 | 12 |
Предел выносливости
| Состояние поставки | σ-1, МПа | τ-1, МПа |
| Закалка с 810 °С в масле; отпуск при 400 °С | 725 | 431 |
| Закалка с 810 °С в масле; отпуск при 500 °С | 480 | 284 |
| σ0,2 = 1220 МПа, σв = 1470 МПа, НВ 393-454 | 578 | — |
| σ0,2 = 1280 МПа, σв = 1420 МПа, НВ 420 | 647 | — |
| σ0,2 = 1440 МПа, σв = 1690 МПа, НВ 450 | 725 | — |
Технологические свойства
- Температура ковки, °С: начала 1250, конца 780-760. Охлаждение заготовок сечением до 100 мм производится на воздухе, сечением 101-300 мм — в мульде.
- Свариваемость — не применяется для сварных конструкций, КТС (Контактная сварка)— без ограничений.
- Склонность к отпускной хрупкости — склонна при содержании Mn > 1 %.
- Флокеночувствительность — малочувствительна.
- Обрабатываемость резанием — Kv
тв.спл = 0,85 и K
v
б.ст = 0,80 в закаленном и отпущенном состоянии при НВ 240 и σв = 820 МПа.
Прокаливаемость
Полоса прокаливаемости для стали 65Г после закалки с 800 °С приведена на рис.
Критический диаметр d
| Критическая твердость, HRCэ | Количество мартенсита, % | d , мм, после закалки с 800 °С | |
| в воде | в масле | ||
| 52-54 | 50 | 30-57 | 10-31 |
| 59-61 | 90 | До 38 | До 16 |
Узнать еще
Рессорно-пружинная сталь 65
Сталь конструкционная рессорно-пружинная…
Рессорно-пружинная сталь 75
Рессорно-пружинная сталь 70
Общие параметры
Вещества, входящие в этот материал и дальнейшая его термообработка обеспечивает:
- высокую стойкость к износу;
- хорошая ударная вязкость;
- сопротивление на разрыв;
- высокая стойкость к воздействию ударов.
Отсутствие большого количества легирующих элементов позволяет обеспечить относительно низкую цену этой стали.
Для получения заданных параметров сталь марки 65Г закаливают при температуре от 800 до 830 ºC. Отпуск выполняют при температуре от 160 до 200 ºC, такой отпуск называют высоким. Охлаждение выполняют на воздухе. Такие режимы термической обработки позволяют получить изделие с твёрдостью поверхности 45- 47 по HRC.
Технолог, проектируя процесс термообработки должен помнить, сталь 65Г и ее аналоги не опасаются перегрева, но при выполнении закаливания в верхних точках температурного диапазона может снизиться ударная вязкость.
Технические характеристики и ГОСТ
Если это крайне необходимо, допускается замена стали 65 г, характеристики следующих марок достаточно похожи: 70, 70 г и некоторых других. А также материал имеет зарубежные аналоги, например: китайский аналог 65Mn, болгарский 65G, американские 1066, 1566, G15660 и некоторые другие.
Согласно ГОСТу 14959−79, в химическом составе этого металла содержатся следующие вхождения:
- углерод (C) — до 0,7% ;
- марганец (Mn) — до 1,2%;
- кремний (Si) — до 0,4%;
- и другие элементы, процентные доли которых составляют менее 0,035%.
В основу легировки данного вида стали ложится такой элемент, как марганец. Его доля в стали 65 г составляет от 0,9 процента до 1,2 процента.
Марганец необходим для того, чтобы: во-первых, устранять окислы железа, образующиеся при производстве литой стали, а во-вторых, — для увеличения твёрдости, повышения предела упругости и сопротивления разрыву. Также его наличие увеличивает плотность, что достаточно важно для пружинно-рессорной стали.
Также в составе стали 65 г есть кремний (от семнадцати сотых до четырёх десятых процента), который отвечает за повышение упругих свойств стали, и хром (до двадцати пяти десятых процента), в свою очередь, затрудняющий рост зерна при нагреве и повышающий механические свойства стали при таких нагрузках, как статические и ударные.
Из технологических характеристик стали можно отметить то, что она имеет низкую свариваемость, в связи с чем она не используется как элемент для свариваемых конструкций. КТС (контактно-точечная сварка) — без ограничений.
Способы применения стали:
Спиральные пружины, листовые и пружинные шайбы. Их твёрдость — Rc = 40−50. При приёме пружин обычно производится проверка их основных показателей — твёрдости и упругости. Проверка должна происходить максимально приближенной к обычным условиям работы пружин (растяжению, сжатию и изгибу).
Описание стали 65Г. Материал для производства ножей
Сталь 65Г, которая активно используется для изготовления ножей — это материал, который создан на основе сплава таких элементов, как углерод и железо. Здесь важно отметить, что пропорции этих двух веществ могут значительно отличаться, в зависимости от того, какие качества требуются от стали, а также зачем в дальнейшем она будет использоваться.
Общая информация о продукте
Значимый пункт, включенный в характеристику стали 65Г — это низкая стоимость. Именно благодаря этому все изделия из данного сплава пользуются огромным спросом.
Сам по себе материал принадлежит к группе пружинно-рессорных сталей. Лучше всего вещество поддается таким операциям, как воронение и чернение. Благодаря особым качествам стали материал чаще всего используется для производства разных метательных ножей, редко, но, все же, используется для основы при сборке ножей разделочного типа. Редкое использование сплава связано с тем, что он достаточно быстро покрывается ржавчиной и окисляется.
Стоит отметить, что закалка стали 65Г — это одна из основных процедур, так как сплав практически не боится высоких температур. Единственный минус, который может возникнуть при слишком сильном перегрева, это снижение ударной вязкости.
Основные преимущества продукции
Среди основных плюсов стали 65Г можно выделить следующие:
- Огромный запас прочности. Это говорит о том, что даже при высоких механических нагрузках ножи не будут ломаться, деформироваться.
- Высокая устойчивость к ударным и деформирующим нагрузкам. Именно из-за этого качества материал чаще используется для создания метательных ножей или мечей, несколько реже для скальпелей медицинского типа.
- Заточка материала достаточно простая.
- Сопротивляемость разрыву также находится на высоком уровне.
Что касается маркировки стали, то цифра 65 указывает процентное содержание такого вещества, как углерод, в сотых долях процента, то есть 0,65 %. Буква «Г» указывает на то, что основным легирующим веществом стал марганец.
Отрицательные качества сплава
Известно, что сталь 65Г обладает и рядом отрицательных качеств, которые создают определенные ограничения в использовании сплава.
- Один из наиболее заметных минусов — это сильная подверженность коррозии из-за того, что сталь принадлежит к группе углеродосодержащих.
- Несмотря на то что сталь данной марки затачивается достаточно просто, она также легко и теряет данную заточку. По этой причине приходится постоянно следить за остротой режущей кромки и затачивать по необходимости.
- Достаточно много ограничений имеется в сфере применения.
Здесь стоит отметить, что как и преимущества, так и недостатки — это относительные свойства. Причислять их абсолютно к любому изделию из данного сплава нецелесообразно. Это легко объясняется тем, что каждый производитель стали использует технологию производства с некоторыми изменениями. Иногда состав не сильно отличается, а иногда разница практически во всем. Естественно, что и продукция в таком случае будет отличаться.
Особенности состава
Определенные свойства стали 65Г привели к тому, что она полностью непригодна для такой процедуры, как сварка. Однако даже несмотря на это сфера применения остается достаточно широкой, если не брать в расчет применение в качестве холодного оружия. Из такого сплава можно успешно изготавливать такие детали, как пружины, рессоры, металлические конструкции, разнообразные узлы и т. д. Используется сталь при сборке грузовых машин в качестве рессоры для заднего моста. Для того чтобы максимально долго избегать такого дефекта, как ржавчина, необходимо хранить изделия только в сухом месте, а также периодически покрывать их масляным составом.
Стоит отметить, что существует документ, который регламентирует основные качества этого продукта. Выпускается сталь 65Г по ГОСТу 14959-2016. Действие данного документа распространяется только на сталь, изготовленную либо горячекатанным прокатом, либо кованым.
Стоит выделить, что отсутствие большого количества элементов для легирования состава делает его достаточно дешевым. Кроме того, закалка стали 65Г улучшает такие параметры, как стойкость к износу, высокая ударная вязкость и некоторые другие. Закалка происходит при температуре 800-830 градусов по Цельсию, с последующим отпуском при температуре 160-200 градусов по Цельсию.
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.
Читайте также: