2. Характеристика стали 12х18н9 (химический состав, механические и технологические свойства, область применения) [3]

Сталь коррозионно-стойкая, жаростойкая аустенитного класса. Область применения: холоднокатаный лист и лента повышенной прочности для различных деталей и конструкций, свариваемых точечной сваркой, а также для изготовления труб и других деталей.

Химический состав стали 12Х18Н9 представлен в таблице 4.

Таблица 4. Химический состав стали 12Х18Н9 [3]

Химический элемент	%
Кремний (Si), не более	0,8
Медь (Cu), не более	0,30
Марганец (Mn), не более	2,0
Никель (Ni)	8,0-10,0
Титан (Ti), не более	0,5
Фосфор (P), не более	0,035
Хром (Cr)	17,0-19,0
Сера (S), не более	0,020

Технологические свойства

Температура ковки: начала , конца . Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе. Свариваемость: без ограничений.

Механические свойства стали при нормальных условиях и при повышенных температурах представлены в таблицах 5 и 6.

Таблица 5. Механические свойства стали 12Х18Н9 [3]

Таблица 6. Механические свойства при повышенных температурах[3]

3. Аппроксимация кривой деформирования степенной зависимостью

3.1 Аппроксимация диаграммы деформирования при линейном напряженном состоянии

Все расчетные формулы заимствованы из учебного пособия [1].

При сопоставлении различных способов аппроксимации диаграмм деформирования пластичных конструкционных материалов, на которых отсутствует площадка текучести, с экспериментальными данными было установлено, что определенными преимуществами (простота, адекватность) обладает функция вида

(1)

(аппроксимация диаграммы деформирования по Рамбергу-Осгуду),

где – истинное напряжение;

K, m – постоянные материала, зависящие от температуры и скорости деформирования;

– логарифмическая пластическая деформация; при можно считать (максимальное отличие не превышает 0,5%).

Поскольку диаграммы истинных и условных напряжений в области предела текучести практически совпадают: , , при известном значении показателя упрочнения m коэффициент прочности K может быть найден исходя из равенства

(2)

С другой стороны, известно, что диаграмма условных напряжений пластичного материала имеет отчетливо выраженный максимум, то есть, при в точке, соответствующей временному сопротивлению, производная . Учитывая связь истинного и условного напряжения( ), последнее можно представить в функции логарифмической неупругой деформации:

Дифференцируя это выражение по параметру p и приравнивая получившийся результат нулю,

получаем

Соответственно определим коэффициент прочности K:

(3)

И, наконец, величина K может быть найдена путем осреднения этих двух результатов:

(4)

Обычно все три значения K не слишком отличаются друг от друга, тем не менее, если предполагается работать в области сравнительно не больших пластических деформаций, целесообразно использовать формулу (2), высоких, в частности, в области разрушения – (3). Будем в расчетах использовать осредненное значение K (4).

Опыт расчетов показывает, что для конструкционных сталей и сплавов величина показателя упрочнения m изменяется в пределах . Оказалось, что внутри данного диапазона зависимость допустимо аппрксимировать линейной функцией. В результате обработки представительного набора опытных данных и определения методом наименьших квадратичных отклонений констант названной зависимости были получены удобные для практических расчетов выражения:

(5)

(6)

Найдем значение показателя упрочнения m, а затем и коэффициента прочности K, подставляя в формулы исходные данные:

таким образом m будем находить по формуле (6):

Зная показатель упрочнения m найдем коэффициент прочности K:

Из вышеизложенного следует, что действительные значения временного сопротивления и напряжения в момент разрушения (истинное сопротивление разрыву) определяются следующими зависимостями:

; (7)

(8)

( по прежнему - ресурс пластичности материала, - относительное сужение при разрыве).

,МПа

p,%

Рисунок 2. Кривая статического деформирования стали 12Х18Н9

Таблица 7. Зависимость истинного напряжения от логарифмической пластической деформации при статическом растяжении

p,%	0	20	40	60	80	100	113.9
,МПа	0	541.5	638.2	702.6	752.2	793	818.2