Старение стали
Старением называется изменение свойств материалов во времени без существенного изменения его макроструктуры. В процессе старения свойства стали изменяются: увеличиваются пределы упругости yn, текучести Ryn и прочности Run, снижается относительное удлинение , уменьшается ударная вязкость а, сталь становится более хрупкой. Причина старения – постепенный переход металла в более устойчивую структуру. Сталь в целом становится более прочной, но менее пластичной. Различают два вида старения – термическое (дисперсионное твердение) и деформационное.
Термическое старение происходит после нагрева до сравнительно невысоких температур (искусственное старение), либо протекает при комнатной температуре (естественное старение). Деформационное старение происходит после пластического деформирования при температурах ниже температуры рекристаллизации.
Время старения весьма неопределенно – от нескольких дней до десятилетий. Оно зависит от структуры стали (величина зерна), её загрязненности, температуры и механических воздействий. Старению наиболее подвержены кипящие стали.
При расчетах металлоконструкций естественное старение стали не учитывается, так как повышению пределов текучести и прочности сопутствуют снижение пластичности и увеличение хрупкости. В алюминиевых сплавах старение используется для упрочнения материала.
Дополнительные материалы Механические свойства стали
Характеризуют следующие основные показатели.
1) Предел текучести T характеризующий напряжение, до достижения которого можно считать металл работающим упруго и пользоваться методами расчета по упругой стадии материала. Предел текучести является началом границы пластической стадии работы металла, его текучести, т. е. началом возрастания деформаций при неизменной нагрузке.
2) Временное сопротивление (предел прочности) B характеризующее условное напряжение разрыва растянутого образца (отношение разрушающей нагрузки к первоначальной площади сечения). Временное сопротивление характеризует прочность стали.
3) Относительное удлинение - отношение приращения длины образца после разрыва к ее исходному значению. Различают два относительных удлинения: для длинного круглого образца (Lрасч= 10d)-10 и для короткого (Lрасч= 5d)-5. Относительное удлинение характеризует, пластические свойства стали.
4) Ударная
вязкость αн
– работа, затраченная
на разрушение специального образца
ударным изгибом. Ударная вязкость
характеризует склонность стали к
переходу в хрупкое состояние. Испытания
на ударную вязкость могут проводиться
при нормальной температуре t = 20 °C,
а также при отрицательных температурах
t = -20 °С,
t = -40 °С,
t = -70 °С
и после механического старения. При
отрицательных температурах и после
механического старения склонность
стали к переходу в хрупкое состояние
увеличивается и значение ударной
вязкости уменьшается. Порог
хладноломкости - t°С
при которой происходит спад ударной
вязкости или снижение её ниже 0,03
5) Изгиб в холодном состоянии на 180°С. Это испытание характеризует пластические свойства стали и склонность ее к трещинообразованию.