Что такое предел текучести материала

Для быстрого поиска марки стали и её предела текучести нажмите Ctrl+F.

Важно! Предел текучести той или иной марки стали может изменяться от типа термообработки и температуры. Если необходима точная информация о пределе текучести стали, то её можно узнать в сопроводительной документации к конкретному составу, марке или сплаву.

МаркаПредел текучести, МПа
Сталь Ст0190
Сталь Ст1190
Сталь Ст2220
Сталь СтЗ240
Сталь Ст4260
Сталь Ст5280
Сталь Ст6310

‘);> //—>

‘);> //—>

Сталь 08200
Сталь 10210
Сталь 15230
Сталь 20250
Сталь 25280
Сталь 30300
Сталь 35320
Сталь 40340
Сталь 45360
Сталь 50380
Сталь 20Г280
Сталь З0Г320
Сталь 40Г360
Сталь 50Г400
Сталь 65Г440
Сталь 10Г2250
Сталь 09Г2С350
Сталь 10ХСНД400
Сталь 20Х300
Сталь 30Х320
Сталь 40Х330
Сталь 45Х350
Сталь 50Х350
Сталь 35Г2370
Сталь 40Г2390
Сталь 45Г2410
Сталь 33ХС300
Сталь 38ХС750
Сталь 18ХГТ430
Сталь 30ХГТ1050
Сталь 20ХГНР1200
Сталь 40ХФА750
Сталь 30ХМ750
Сталь 35ХМ850
Сталь 40ХН400
Сталь 12ХН2600
Сталь 12ХНЗА700
Сталь 20Х2Н4А450
Сталь 20ХГСА650
Сталь 30ХГС360
Сталь 30ХГСА850
Сталь 38Х210700
Сталь 50ХФА1100
Сталь 60С21200
Сталь 60С2А1400
Сталь ШХ15380
Сталь 20Л215
Сталь 25Л235
Сталь 30Л255
Сталь 35Л275
Сталь 45Л315
Сталь 50Л335
Сталь 20ГЯ275
Сталь 35ГЛ295
Сталь 30ГСЛ345
Сталь 40ХЛ490
Сталь 35ХГСЛ345
Сталь 35ХМЛ390
Сталь 12Х13350
Сталь 12Х14Н14В2М260
Сталь Х23Н13295
Сталь Х23Н18200
Сталь 12Х18Н10Т200
Сталь 08Х18Н10Т210

На этой странице представлена подробная таблица пределов текучести различных марок сталей. Таблица периодически пополняется новыми данными.

МАТЕРИАЛОВ И МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ТВЕРДОСТИ

Выполнил: cт.гр. ЭС-03

Проверил: Береснев Г. А.

Общие сведения и классификация металлов.

Металлы и сплавы используют в производстве электроустановок в качестве как конструкционных, так и электротехнических материалов. Первые применяют для изготовления корпусов приборов и аппаратов, шасси, органов управления и т. п. Вторые применяют в качестве проводниковых и магнитных материалов, изготавливая из них провода и кабели, сердечники трансформаторов, дросселей, катушек индуктивности и т. п.

По объёму и частоте использования металлов в технике их можно разделить на металлы технические и редкие технические – это железо Fe, медь Cu, алюминий Al, магний Mg, никель Ni, титан Ti, свинец Pb, цинк Zn, олово Sn. Редкие – это ртуть Hg, натрий Na, серебро Ag, золото Au, платина Pt, кобальт Co, хром Cr, молибден Mo, тантал Ta, вольфрам W и др.

По физико-химическим свойствам металлы можно разделить на шесть основных групп:

Магнитные – Fe, Co, Ni обладают ферромагнитными свойствами. Сплавы на основе Fe (стали и чугуны) являются главными конструкционными материалами; сплавы на основе Fe, Co и Ni являются основными магнитными материалами.

Тугоплавкие – металлы у которых температура плавления выше чем у Fe (1539 0 C); это W (3380 0 C), Ta (2970 0 C), Mo (2620 0 C), Cr (1900 0 C), Pt (1770 0 C), Ti (1670 0 C) и др.

Легкоплавкие – имеют температуру плавления ниже 500 0 C; это Zn (419 0 C), Pb (327 0 C), Cd (321 0 C), Bi (271 0 C), Sn (232 0 C), Na (98 0 C), Hg (-39 0 C) и др.

Лёгкие – металлы имеют плотность не более 2,75 Мг/м 3 это Al, плотность 2,7; Cs – 1,9; Be – 1,84; Mg – 1,74; Na – 0,97; Li – 0,53 Мг/м 3 и др. Применяют для производства сплавов, используемых в конструкциях с ограничениями в массе.

Благородные – в электротехнике применяют Au, Ag, Pt, Pd, Ir, Rh, Os, Ru. Обладают высокой химической стойкостью, в том числе и при повышенных температурах. Используют для контактов, выводов интегральных микросхем, полупроводниковых приборов и др.

Редкоземельные – лантаноиды; их применяют как присадки в различных сплавах.

Механические свойства металлов.

Под действием внешней нагрузки в твёрдом теле возникают напряжение и деформация.

Деформация – это изменение формы и размеров твёрдого тела под действием внешних сил или в результате физических процессов, возникающих в теле при фазовых превращениях, усадке и т. п.

Упругая – исчезает после снятия нагрузки.

Пластическая – сохраняется после снятия нагрузки.

Напряжение , кгс/мм 2 – это нагрузка (сила) P, отнесённая к первоначальной площади поперечного сечения F образца:

Что такое предел текучести материала

1 кгс/мм 2 = 9,80665 МПа

Прочность – способность металлов оказывать сопротивление деформации или разрушению статическим, динамическим или знакопеременным нагрузкам.

Прочность металлов при статических нагрузках испытывают на растяжение, сжатие, изгиб и кручение.

Читайте также:  Почему не заряжается батарея на шуруповерт

Прочность при динамических нагрузках оценивают удельной ударной вязкостью, а при знакопеременных нагрузках – усталостной прочностью.

Что такое предел текучести материала

Участок оа на диаграмме соответствует упругой деформации материала, когда соблюдается закон Гука. Напряжение, соответствующее упругой предельной деформации в точке а, называется пределом пропорциональности.

Предел пропорциональности (Что такое предел текучести материала) – максимальное напряжение, до которого сохраняется линейная зависимость между деформацией и напряжением.

Что такое предел текучести материала

При напряжениях выше предела пропорциональности происходит равномерная пластическая деформация (удлинение или сужение сечения).

Каждому напряжению соответствует остаточное удлинение, которое получаем проведением из соответствующей точки диаграммы растяжения линии параллельной оа.

Так как практически невозможно установить точку перехода в неупругое состояние, то устанавливают условный предел упругости, – максимальное напряжение, до которого образец получает только упругую деформацию. Считают напряжение, при котором остаточная деформация очень мала (0,005…0,05%).

В обозначении указывается значение остаточной деформации Что такое предел текучести материала.

Что такое предел текучести материала

Предел текучести характеризует сопротивление материала небольшим пластическим деформациям.

В зависимости от природы материала используют физический или условный предел текучести.

Физический предел текучести Что такое предел текучести материала– это напряжение, при котором происходит увеличение деформации при постоянной нагрузке (наличие горизонтальной площадки на диаграмме растяжения). Используется для очень пластичных материалов.

Что такое предел текучести материала

Но основная часть металлов и сплавов не имеет площадки текучести.

Условный предел текучести Что такое предел текучести материала– это напряжение вызывающее остаточную деформацию Что такое предел текучести материала

Что такое предел текучести материала

Физический или условный предел текучести являются важными расчетными характеристиками материала. Действующие в детали напряжения должны быть ниже предела текучести.

Равномерная по всему объему пластичная деформация продолжается до значения предела прочности.

В точке в в наиболее слабом месте начинает образовываться шейка – сильное местное утомление образца.

Предел прочности Что такое предел текучести материала напряжение, соответствующее максимальной нагрузке, которую выдерживает образец до разрушения (временное сопротивление разрыву).

Что такое предел текучести материала

Образование шейки характерно для пластичных материалов, которые имеют диаграмму растяжения с максимумом.

Предел прочности характеризует прочность как сопротивления значительной равномерной пластичной деформации. За точкой В, вследствие развития шейки, нагрузка падает и в точке С происходит разрушение.

Истинное сопротивление разрушению – это максимальное напряжение, которое выдерживает материал в момент, предшествующий разрушению образца (рис. 6.8).

Что такое предел текучести материала

Пластичность – свойство металлов деформироваться без разрушения под действием внешних сил и сохранить изменённую форму после снятия этих сил. Её характеристиками являются относительное удлинение после разрыва и относительное сужение после разрыва . Эти характеристики определяют при испытании металлов на растяжение, а их численные значения вычисляют по формулам:

Что такое предел текучести материала— относительное удлинение

Что такое предел текучести материала Что такое предел текучести материала— относительное сужение

I и Ik – длина образца до и после разрушения соответственно;

F и Fk – площадь поперечного сечения образца до и после разрушения (шейка).

Твёрдость – способность металлов оказывать сопротивление проникновению в них более твёрдого тела.

Упругость – свойство металлов восстанавливать свою прежнюю форму после снятия внешних сил, вызывающих деформацию. Упругость – свойство, обратное пластичности.

Производят испытания на твёрдость по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу, Польди, и на микротвёрдость.

Наиболее распространенные два метода. Твёрдость, согласно, этим методам, определяют следующим образом.

По Роквеллу – в испытуемый образец вдавливают специальный алмазный конус, угол вершины которого равен 120 0 , или закалённый стальной шарик диаметром 1,588 мм. В этом случае измеряют не диаметр отпечатка, а глубину вдавливания. Алмазный конус или стальной шарик вдавливают двумя последовательными нагрузками: предварительной в 10 кгс и основной в 90 кгс для стального шарика (шкала В), 140 кгс для алмазного конуса (шкала С) или 50 кгс для алмазного конуса (шкала А) при испытании очень твёрдых и тонких образцов. После приложения предварительной нагрузки определяют глубину вдавливания h, а после основной – h. За единицу твёрдости принята величина t, соответствующая осевому перемещению конуса (шарика) на 0,002 мм: t=(h-h)/0,002.

Числа твёрдости по Роквеллу определяют в условных единицах по формулам:

HRB=130-t (шкала B)

HRC=100-t (шкала С и А).

Что такое предел текучести материала

По Бринеллю – в испытываемый образец с определённой силой вдавливают закалённый стальной шарик диаметром D=10,5 или 2,5 мм. Число твёрдости по Бринеллю – HB, характеризуется отношением нагрузки P, действующей на шарик, к поверхности отпечатка F, мм 2 .

Что такое предел текучести материала

Значение HB измеряют в кгс/мм 2 , или в СИ – в МПа (1 кгс/мм 2 = 9,80665 МПа)

Чем меньше диаметр отпечатка d, тем больше твёрдость образца. Диаметр шарика D и нагрузку P выбирают в зависимости от материала и толщины образца. На практике определяют не F, а диаметр d отпечатка с помощью специальной лупы, имеющей шкалу. По диаметру d отпечатка из таблицы определяют твёрдость в HB. Этим методом определяют твёрдость незакалённых паковок, отливок и деталей, изготовленных из стального проката твёрдостью до HB 450 (4500 МПа). При большей твёрдости шарик деформируется.

Вязкость – способность металлов оказывать сопротивление ударным нагрузкам.

Вязкость – свойство, обратное хрупкости.

Ударные нагрузки испытывают, например, колеса локомотивов и вагонов на стыках рельсов.

Удельная ударная вязкость н характеризуется работой, израсходованной на разрушение образца. Значения н вычисляют по формуле нн/F кгс/см 2 , кДж/м 2 где Ан=G(H-h) – работа удара. H – высота, F – площадь поперечного сечения образца.

Ударная вязкость характеризует надежность материала, его способность сопротивляться хрупкому разрушению

Читайте также:  Патрон для перфоратора интерскол

Испытание проводят на образцах с надрезами определенной формы и размеров. Образец устанавливают на опорах копра надрезом в сторону, противоположную удару ножа маятника, который поднимают на определенную высоту (рис.)

Что такое предел текучести материала

Схема испытания на ударную вязкость: а – схема маятникового копра; б – стандартный образец с надрезом; в – виды концентраторов напряжений; г – зависимость вязкости от температуры

На разрушение образца затрачивается работа:з

Что такое предел текучести материала

где: Р – вес маятника, Н – высота подъема маятника до удара, h – высота подъема маятника после удара.

Характеристикой вязкости является ударная вязкость (ан), — удельная работа разрушения.

Что такое предел текучести материала

где: F — площадь поперечного сечения в месте надреза.

ГОСТ 9454 – 78 ударную вязкость обозначает KCV. KCU. KCT. KC – символ ударной вязкости, третий символ показывает вид надреза: острый (V), с радиусом закругления (U), трещина (Т) (рис. в)

Серийные испытания для оценки склонности металла к хладоломкости и определения критических порогов хладоломкости.

Испытывают серию образцов при различных температурах и строят кривые ударная вязкость – температура ( ан – Т) (рис. г), определяя пороги хладоломкости.

Порог хладоломкости — температурный интервал изменения характера разрушения, является важным параметром конструкционной прочности. Чем ниже порог хладоломкости, тем менее чувствителен металл к концентраторам напряжений (резкие переходы, отверстия, риски), к скорости деформации.

Хладоломкостью называется склонность металла к переходу в хрупкое состояние с понижением температуры.

Хладоломкими являются железо, вольфрам, цинк и другие металлы, имеющие объемноцентрированную кубическую и гексагональную плотноупакованную кристаллическую решетку.

Что такое предел текучести материала

Влияние температуры на пластичное и хрупкое состояние

Усталость — разрушение материала при повторных знакопеременных напряжениях, величина которых не превышает предела текучести.

Усталостная прочность – способность материала сопротивляться усталости.

Характеристики усталостной прочности определяются при циклических испытаниях “изгиб при вращении“. Схема представлена на рис. 7.5.

Что такое предел текучести материала

Рис. 7.5. Испытания на усталость (а), кривая усталости (б)

Пределом текучести называют напряжение, соответствующее остаточному значению удлинения после снятия нагрузки. Определение этой величины необходимо для выбора металлов, используемых в производстве. Если не учесть рассматриваемый параметр, то это может привести к интенсивному процессу развития деформации в неправильно выбранном материале. Очень важно учитывать пределы текучести при конструировании различных металлических конструкций.

Что такое предел текучести материала

Физическая характеристика

Пределы текучести относятся к показателям прочности. Они представляют собой макропластическую деформацию с довольно малым упрочнением. Физически этот параметр можно представить как характеристику материала, а именно: напряжение, которое отвечает нижнему значению площадки текучести в графике (диаграмме) растяжения материалов. Это же можно представить в виде формулы: σТ=PТ/F, где PТ означает нагрузку предела текучести, а F соответствует первоначальной площади поперечного сечения рассматриваемого образца. ПТ устанавливает так называемую границу между упруго-пластической и упругой зонами деформирования материала. Даже незначительное увеличение напряжения (выше ПТ) вызовет существенную деформацию. Пределы текучести металлов принято измерять в кг/мм 2 либо Н/м 2 . На величину данного параметра оказывают влияние разные факторы, например, режим термообработки, толщина образца, наличие легирующих элементов и примесей, тип, микроструктура и дефекты кристаллической решетки и прочее. Предел текучести значительно меняется при изменении температуры. Рассмотрим пример практического значения данного параметра.

Что такое предел текучести материала

Предел текучести труб

Наиболее наглядным является влияние данной величины при строительстве трубопроводов систем высокого давления. В таких конструкциях должна использоваться специальная сталь, у которой достаточно большие пределы текучести, а также минимальные показатели разрыва между данным параметром и пределом прочности. Чем больше у стали предел, тем, естественно, более высоким должен быть показатель допустимой величины рабочего напряжения. Данный факт оказывает прямое влияние на значение прочности стали, и соответственно, всей конструкции в целом. В связи с тем что параметр допустимой расчетной величины системы напряжений оказывает непосредственное влияние на необходимое значение толщины стен в используемых трубах, то важно максимально точно рассчитывать характеристики прочности стали, которая будет использоваться при изготовлении труб. Одним из наиболее аутентичных методов определения данных параметров является проведение исследования на разрывном образце. Во всех случаях требуется учитывать разницу значений рассматриваемого показателя, с одной стороны, и допустимыми значениями напряжений — с другой.

Кроме того, следует знать, что предел текучести металла всегда устанавливается в результате проведения детальных многоразовых замеров. А вот систему допустимых напряжений в подавляющем большинстве принимают исходя из нормативов или вообще в результате проведенных технических условий, а также опираясь на личный опыт производителя. В системах магистральных трубопроводов весь нормативный сборник описан в СНиП II-45—75. Итак, установка коэффициента запаса прочности — довольно сложная и весьма важная практическая задача. Корректное определение этого параметра всецело зависит от точности рассчитанных величин напряжения, нагрузки, а также предела текучести материала.

Что такое предел текучести материала

При выборе теплоизоляции систем трубопроводов также опираются на данный показатель. Это связано с тем, что эти материалы непосредственно вступают в контакт с металлической основой трубы, и, соответственно, могут принимать участие в электрохимических процессах, пагубно влияющих на состояние трубопровода.

Растяжение материалов

Предел текучести при растяжении определяет, при какой величине напряжение останется неизменным либо снизится, несмотря на удлинение. То есть данный параметр достигнет критической отметки тогда, когда произойдет переход от упругой к пластической области деформации материала. Получается, что предел текучести можно определить путем проведения тестирования стержня.

Читайте также:  Зу на кт825 схема

Что такое предел текучести материала

Расчет ПТ

В сопротивлении материалов пределом текучести является напряжение, при котором начинается развиваться пластическая деформация. Давайте рассмотрим, каким образом производится расчет этой величины. В опытах, проводимых с цилиндрическими образцами, определяют значение нормального напряжения в поперечном сечении в момент возникновения необратимой деформации. Таким же методом в опытах с кручением трубчатых образцов производят определение предела текучести при сдвиге. Для большинства материалов этот показатель определяется формулой σТs√3. В некоторых экземплярах непрерывное удлинение цилиндрического образца на диаграмме зависимости нормальных напряжений от относительного удлинения приводит к обнаружению так называемого зуба текучести, то есть резкого снижения напряжения перед образованием пластической деформации.

Более того, дальнейший рост такого искажения до определенного значения происходит при постоянном напряжении, которое называют физическим ПТ. Если площадка текучести (горизонтальный участок графика) имеет большую протяженность, то такой материал называют идеально-пластическим. Если диаграмма не имеет площадки, то образцы называют упрочняющимися. В таком случае невозможно точно указать значение, при котором возникнет пластическая деформация.

Что такое предел текучести материала

Что такое условный предел текучести?

Давайте разберемся, что же это за параметр. В тех случаях, когда диаграмма напряжений не имеет выраженных площадок, требуется определять условный ПТ. Итак, это значение напряжения, при котором относительная остаточная деформация равна 0,2 процента. Для его вычисления на диаграмме напряжений по оси определения ε необходимо отложить величину, равную 0,2. От этой точки проводится прямая, параллельная начальному участку. В результате точка пересечения прямой с линией диаграммы определяет значение условного предела текучести для конкретного материала. Также данный параметр называют техническим ПТ. Кроме того, отдельно выделяют условные пределы текучести при кручении и изгибе.

Что такое предел текучести материала

Текучесть расплава

Этот параметр определяет способность расплавленных металлов заполнять линейные формы. Текучесть расплава для металлических сплавов и металлов имеет свой термин в металлургической промышленности – жидкотекучесть. По сути, это величина, обратная динамической вязкости. Международная система единиц (СИ) выражает текучесть жидкости в Па -1 *с -1 .

Временное сопротивление на разрыв

Давайте рассмотрим, каким образом определяется данная характеристика механических свойств. Прочностью называют способность материала при определенных пределах и условиях воспринимать различные воздействия, не разрушаясь. Механические свойства принято определять при помощи условных диаграмм растяжений. Для испытаний следует использовать стандартные образцы. Приборы для испытаний оснащаются устройством, которое записывает диаграмму. Повышение нагрузок сверх нормы вызывает существенную пластическую деформацию в изделии. Предел текучести и временное сопротивление на разрыв соответствуют наибольшей нагрузке, предшествующей полному разрушению образца. У пластичных материалов деформация сосредотачивается на одном участке, где появляется местное сужение поперечного сечения. Его еще называют шейкой. В результате развития множественных скольжений в материале образуется большая плотность дислокаций, а также возникают так называемые зародышевые несплошности. Вследствие их укрупнений в образце возникают поры. Сливаясь между собой, они образуют трещины, которые распространяются в поперечном направлении к оси растяжения. И в критический момент образец полностью разрушается.

Что представляет собой ПТ для арматуры?

Эти изделия являются неотъемлемой составной частью железобетона, предназначаемые, как правило, для сопротивления растягивающим усилиям. Обычно используют стальную арматуру, но бывают и исключения. Эти изделия должны работать совместно с массой бетона на всех без исключения стадиях загрузки данной конструкции, обладать пластичными и прочными свойствами. А также отвечать всем условиям индустриализации данных видов работ. Механические свойства стали, используемой при изготовлении арматуры, установлены соответствующим ГОСТом и техническими условиями. ГОСТ 5781-61 предусматривает четыре класса данных изделий. Первые три предназначены для обычных конструкций, а также ненапрягаемых стержней у предварительно напряженных системах. Предел текучести арматуры в зависимости от класса изделия может достигать 6000 кг/см 2 . Так, у первого класса этот параметр составляет примерно 500 кг/см 2 , у второго — 3000 кг/см 2 , у третьего 4000 кг/см 2 , а у четвертого — 6000 кг/см 2 .

Что такое предел текучести материала

Предел текучести сталей

Для сортового проката в базовом исполнении ГОСТ 1050-88 предусматривается следующие значения ПТ: марка 20 — 25 кгс/мм 2 , марка 30 — 30 кгс/мм 2 , марка 45 — 36 кгс/мм 2 . Однако для этих же сталей, изготавливаемых по предварительному согласованию потребителя и изготовителя, пределы текучести могут иметь иные значения (тот же ГОСТ). Так, сталь марки 30 будет иметь ПТ в размере от 30 до 41 кгс/мм 2 , а марки 45 – в пределах 38-50 кгс/мм 2 .

Заключение

При проектировании различных стальных конструкций (зданий, мостов и прочих) предел текучести используют в качестве показателя стандарта прочности при проведении расчетов значений допустимых нагрузок соответственно указанному коэффициенту запаса прочности. А вот для сосудов, находящихся под давлением, величину допустимой нагрузки рассчитывают на основе ПТ, а также прочности на разрыв, с учетом спецификации условий эксплуатации.