Влияние температуры на работу стали в МК

Механические свойства стали при нагревании ее до температуры 200..250 °С практически не меняются.

При температуре 250..300 °С прочность стали нес­колько повышается, пластичность снижается. Сталь в из­ломе имеет крупнозернистое строение и становится бо­лее хрупкой (синеломкость). Не следует при этой темпе­ратуре деформиовать сталь или подвергать ее ударным воздействиям.

Нагрев выше 400 °С приводит к резкому падению предела текучести и временного сопротивления, а при температуре 600..650 °С наступает температурная плас-тичность и сталь теряет свою несущую способность.

При отрицательных температурах прочность стали возрастает, временное сопротивление и предел текучести сближаются, ударная вязкость падает и сталь становится более хрупкой.

Зависимость ударной вязкости от температуры (рис. 1.10) характерна тем, что переход от вязкого раз­рушения к хрупкому происходит, как правило, скач­кообразно, в узком температурном диапазоне, называе­мом порогом хладноломкости.

Склонность стали к хрупкому разрушению при низких температурах зависит от величины зерна, нали-чия вредных примесей и концентраторов наряжений

Наиболее склонны к разрушению кипящие стали: С235 [ГОСТ 27772-88] имеет порог хладноломкости от 0 до минус 10 °С, спокойная же C255 [ГОСТ 27772-88] от минус 20 до минус 30 °С.

Увеличение толщины проката ведет к увеличению порога хладноломкости.

Повышение надежности МК против хрупкого раз­рушения достигается в основном выбором марки стали с гарантией ударной вязкости при пониженной температу­ре.

8 Работа стали при наличии концентрации напря-жений

При растяжении гладкого образца правильной фор­мы напряжения во всех сечениях, удаленных от места приложения нагрузки, распределяются равномерно и траектории главных напряжений прямолинейны. В мес­тах искажения сечения (у отверстий, выточек, надрезов, трещин) линии главных напряжений искривляются и, обтекая границы, сгущаются (рис. 1.21). Сгущение траекторий главнх напряжений характеризует повыше­ние напряжений в этих местах, а их искривление свиде­тельствует о появлении двух главных напряжений s₁ и s₂, т.е. возникновения плоского напряженного состоя­ния. При большой толщине элемента возникает третье главное напряжение s₃ и напряженное состояние стано­вится объемным.

Неравномерность распределения напряжений ха­рактеризуется коэффициентом концентрации напряже­ний k:

k = s_max  / s_н

где s_max – макс. напряжение в месте концентрации; s_н = N/A₀ – номинальное напряжение в ослабленном се­чении (A₀ – площадь ослабленного сечения).

Коэффициент концентрации зависит от радиуса кривизны (остроты) надреза. Чем меньше радиус – тем выше коэффициент концентрации. Для круглых отверс­тий он равен 1,5..3, для острых может достигать значе­ний 6..9, а в нардрезах типа трещины теоретически стре­мится к бесконечности.

При резком перепаде напряжений в однозначном поле растягивающих напряжений пластические сдвиги затруднены. Чем выше концентрация напряжений, тем меньше пластические деформации. Разрушение проис-ходит путем отрыва и носит хрупкий характер.

При статических нагрузках и нормальной темпера­туре концентрация напряжений существенного влияния не оказывает, поэтому при расчетах элементов МК при такого вида воздействиях их влияние на прочность не учитывают. Концентрация напряжений особо опасна в конструкциях эксплуатируемых при низких темпера­турах и при динамических воздействиях и температур­ных ударах.