Модуль упруГОСТи нержавеющей стали

AISI 316, 316L, 316Ti

Обозначение по международным стандартам

Международный
стандарт
Американский
ASTM A240
Европейский
ЕN 10088-2, ЕN 10095
Российский
ГОСТ 5632-72
Обозначение марки AISI 316 1.4401 07Х18Н13М2
AISI 316 L 1.4404 03Х17Н14М2
1.4432 03Х17Н14М3
1.4435 03Х17Н14М3
AISI 316 Ti 1.4571 10Х17Н13М2Т
Применяемые стандарты и одобрения

AMS 5511
ASTM A 240
ASTM A 666
MIL-S-4043

Классификация

AISI 316 и L – сталь конструкционная криогенная
AISI 316 Ti – сталь коррозионно-стойкая обыкновенная

Применение

  • Специализированное промышленное оборудование в химической, продовольственной, бумажно-целлюлозной, горнодобывающей, фармацевтической и нефтехимической отраслях экономики в т.ч. резервуары (танки), трубы, насосы
  • Строительная промышленность: архитектурные компоненты, кровля, и т.д.
  • Теплообменники: бытовые и промышленные

Основные характеристики

  • хорошее сопротивление коррозии в кислотах хлоридах
  • низкая чувствительность к крекинговой коррозии
  • превосходное сопротивление межкристаллитной коррозии (даже после сварки – для AISI 316L)
  • отличная свариваемость
  • высокая податливость
  • превосходная обрабатываемость

Химический состав (% к массе)

стандарт марка C Si Mn P S Cr Ni Mo
ASTM A240 AISI 316 ≤0.080 ≤0.75 ≤2.0 ≤0.045 ≤0.030 16.00 – 18.00 10.00 – 14.00 2.00 – 3.00
стандарт марка C Si Mn P S Cr Ni Mo
ASTM A240 AISI 316L ≤0.030 ≤0.75 ≤2.0 ≤0.045 ≤0.030 16.00 – 18.00 10.00 – 14.00 2.00 – 3.00
стандарт марка C Si Mn P S Cr Ni Mo Ti
ASTM A240 AISI 316Ti ≤0.080 ≤0.75 ≤2.0 ≤0.045 ≤0.030 16.00 – 18.00 10.00 – 14.00 2.00 – 2.50 5 x (C + N) – 0.7

Механические свойства

AISI 316 Сопротивление на разрыв (σв),
Н/мм²
Предел текучести (σ0,2),
Н/мм²
Предел текучести (σ1,0),
Н/мм²
Относительное удлинение (σ), % Твердость по Бринеллю (HB) Твердость по Роквеллу (HRB)
В соответствии с EN 10088-2 ≥520 ≥220 ≥260 ≥45
В соответствии с ASTM A 240 ≥515 ≥205 ≥40 217 85
AISI 316L Сопротивление на разрыв (σв),
Н/мм²
Предел текучести (σ0,2),
Н/мм²
Предел текучести (σ1,0),
Н/мм²
Относительное удлинение (σ), % Твердость по Бринеллю (HB) Твердость по Роквеллу (HRB)
В соответствии с EN 10088-2 ≥520 ≥220 ≥260 ≥45
В соответствии с ASTM A 240 ≥485 ≥170 ≥40 217 88
AISI 316Ti Сопротивление на разрыв (σв),
Н/мм²
Предел текучести (σ0,2),
Н/мм²
Предел текучести (σ1,0),
Н/мм²
Относительное удлинение (σ), % Твердость по Бринеллю (HB) Твердость по Роквеллу (HRB)
В соответствии с EN 10088-2 ≥520 ≥220 ≥260 ≥45
В соответствии с ASTM A 240 ≥485 ≥170 ≥40 217 88
Механические свойства при высоких температурах (AISI 316, AISI 316Ti)

Все эти значения относятся только к AISI 316 и AISI 316 Ti. Для AISI 316L значения не приводятся, т.к. её прочность заметно уменьшается при температуре выше 425 °C.

Сопротивление на разрыв при повышенных температурах (AISI 316, AISI 316Ti)
Температура (°C) 600 700 800 900 1000
Сопротивление на разрыв (при растяжении), Н/мм 2 460 320 190 120 70
Максимальные рекомендуемые температуры эксплуатации

Температура образования окалины:

Непрерывное воздействие 925°C

Прерывистые воздействия 870°C

Физические свойства (AISI 316L)

Физические свойства Условные обозначения Единица измерения Температура Значение
Плотность d 4°C 8.0
Температура плавления °C 1440
Удельная теплоемкость c J/kg.K 20°C 500
Тепловое расширение k W/m.K 20°C 15
Средний коэффициент теплового расширения α 10 -6 .K -1 20-100°C
20-300°C
20-500°C
16.0
17.0
18.0
Электрическое удельное сопротивление ρ Ωmm 2 /m 20°C 0.75
Магнитная проницаемость μ в 0.80 kA/m 20°C 1.005
Модуль упругости E MPa x 10 3 20°C 200

Сопротивление коррозии

Общая Коррозия

Стали марок AISI 316, 316L являются наиболее стойкими из всех нержавеющих сталей 300-ой серии к атмосферным и другим умеренным типам коррозии. Все среды, в которых рекомендуется применять стали 300-ой серии, не представляют опасности для молибденсодержащих сортов. Одно известное исключение – азотная кислота, которая служит для них сильным окислителем.

AISI 316 является значительно более стойкими к серной кислоте, чем любые другие хром-никельсодержащие марки. При температурах около 50 °C AISI 316 стойка к этой кислоте в концентрации до 5 процентов. В температурах до 40°C и выше 60°C эта марка имеет превосходное сопротивление более высоким концентрациям. В местах конденсации сернистых газов она является намного более стойкой, чем другие типы. Однако следует тщательно следить за безопасной концентрацией.

Содержание молибдена в стали AISI 316 обеспечивает сопротивление окислению в большинстве применяемых окружающих средах. Как показывают лабораторные исследования, сплав обеспечивает превосходное сопротивление кипению 20%-ой фосфорной кислоты. Он также широко используется в горячих органических и жирных кислотах, поэтому часто применяется в изготовлении и обработке некоторых продуктов и фармацевтических изделий.

AISI 316 и AISI 316L могут одинаково хорошо применяться в средах, где существует риск возникновения межкристаллитной коррозии. Использование низкоуглеродистой AISI 316L предпочтительно в деталях, при изготовлении которых применяется сварка.

Степень защиты металла в кислотных средах
Температура, °C 20 80
Концентрация, % к массе 10 20 40 60 80 100 10 20 40 60 80 100
Серная кислота 1 2 2 1 2 2 2 2 2 2
Азотная кислота 1 1 2
Фосфорная кислота 1 2 1 2
Муравьиная кислота 1 1 1 1 1

0 – высокая степень защиты – Скорость коррозии менее чем 100 мкм/год

1 – частичная защита – Скорость коррозии от 100 до 1000 мкм/год

2 – нет защиты – Скорость коррозии более чем 1000 мкм/год

Атмосферные воздействия

Сравнение AISI 316 с другими металлами в различных атмосферах
(Скорость коррозии рассчитана при 5-летнем воздействии).

Окружающая среда Скорость коррозии (мкм/год)
AISI 316 Алюминий-3S Углеродистая сталь
Сельская 0.0025 0.025 5.8
Морская 0.0076 0.432 34.0
Индустриальная Морская 0.0051 0.686 46.2
Коррозионностойкость в кипящих химикалиях для AISI 316L
Кипящая среда Скорость коррозии (мм/год)
20%-ая уксусная кислота 0.003
45%-ая муравьиная кислота 0.531 – 0.594
1%-ая соляная кислота 0.024 – 1.615
10%-ая щавелевая кислота 1.130 – 1.224
20%-ая фосфорная кислота 0.015 – 0.027
10%-ая сульфаминовая кислота 3.030 – 3.155
10%-ая серная кислота 16.137 – 16.718
10%-й бисульфат натрия 1.427 – 1.816
50%-ая гидроокись натрия 1.971 – 2.169
Питтинговая коррозия

Сопротивление 316 сталей к питтинговой коррозии в присутствии хлорида увеличено более высоким содержанием хрома(Сr), молибдена(Мо), и азота (N). Относительная мера питтингостойкости определяется параметром, вычисляемым как PREN = Cr+3.3Mo+16N. PREN для сталей AISI 316 и AISI 316L(PREN=24.2) выше, чем для AISI 304 (PREN=19.0), что отражает лучшую питтингостойкость за счет присутствия молибдена.

Как показано в таблице ниже, лучшую стойкость к питтинговой коррозии обеспечивает более высокое содержание молибдена в сплаве.

CCCT (Критическая Температура Щелевой Коррозии) и CPT (Критическая Температура Питтинговой Коррозии) скоррелированы с PREN.

Сталь марки AISI 304 может сопротивляться питтинговой (щелевой) коррозии в воде, содержащей приблизительно до 100 ppm хлоридов, в то время как для AISI 316 и AISI 317 этот показатель составляет до 2000 и 5000 ppm хлоридов, соответственно.

Хотя эти сплавы использовались в морской воде (19 000 ppm хлоридов), они не рекомендуются для такого использования. Для применения в морской воде разработан сплав с 6.2 % Мо и 0.22 % N. Однако применение этих марок в аэрозольной морской среде (фасады зданий около океана) и загрязненной городской среде (крыши, дымоходы) возможно.

Межкристаллитная коррозия

Содержание углерода в AISI 316 может вызвать сенсибилизацию от теплового режима в местах сварных швов и зонах их термического влияния. По этой причине использование низкоуглеродистой стали AISI 316L предпочтительно в деталях, при изготовлении которых применяется сварка. «Низкий углерод» увеличивает время, необходимое для осаждения «вредных» карбидов хрома, но не прекращает реакцию их осаждения на длительное время в данном диапазоне температур.

Тест на МКК (Межкристаллитную коррозию)
ASTM A 262
Оценочные испытания
Состояние металла Скорость коррозии (мм/год)
AISI 316 AISI 316 L
Practice B (Метод B)
(гептагидрат сульфата железа – Серная кислота)
Обычный 0.9 0.7
Сваренный 1.0 0.6
Practice E (Метод E)
(пентагидрат сульфата меди – Серная кислота)
Обычный Без трещин на изгибе Без трещин
Сваренный Незначительные трещины
на сварном шве (недопустимо)
Без трещин
Practice A (Метод A)
(Травление щавелевой кислотой)
Обычный Расслоение ступенчатое Расслоение ступенчатое
Сваренный Глубокое растрескивание
(недопустимо)
Расслоение ступенчатое
Растрескивание (Крекинговая коррозия) под напряжением

Аустенитные сплавы под воздействием напряжения восприимчивы коррозионному растрескиванию (SCC) в галоидных соединениях. Хотя 316-е сплавы несколько более стойкие к SCC из-за содержания молибдена, они все равно являются весьма восприимчивыми.

  • присутствие ионов галоидного соединения (вообще хлоридов);
  • остаточные напряжения при растяжении;
  • температуры свыше 50 °C.

Напряжения могут возникнуть из-за деформации сплава в холодном состоянии во время формования, или ротационной вытяжки, или в процессе сварки, из-за возникновения напряжения от смены тепловых циклов.

Уровни напряжения могут быть снижены путем отжига или термической обработкой после деформации в холодном состоянии.

Низкоуглеродистый материал AISI 316L – лучший выбор при эксплуатации при воздействии напряжений, которые способствуют возникновению межкристаллитной коррозии.

Скорость растрескивания в зависимости от условий окружающей среды
Окружающая среда AISI 316 AISI 316L
42%-ый Хлорид Магния, Кипение Растрескивание 4-24 часа Растрескивание 21-45 часа
33%-ый Хлорид Лития, Кипение Растрескивание 48-569 часов Растрескивание 21-333 часа
26%-ый Хлорид Натрия, Кипение Растрескивание 530-940 часов Без изменений 1002 часа
40%-ый Хлорид Кальция, Кипение Растрескивание 144-1000 часов
Морское побережье, Окружающая Температура Без изменений Без изменений

Сварка

  • Сталь легко свариваемая
  • После сварки термическая обработка не требуется
  • Сварные швы должны быть механически или химически очищены от окалины, затем пассивированы

Формовка

AISI 316/316L, являясь чрезвычайно прочной, упругой и пластичной, с легкостью находит множество применений. Типичные действия включают изгиб, формирование контура, волочение, ротационную вытяжку и т.д. В процессе формовки можно использовать те же машины и, чаще всего, те же инструменты, что и для углеродистой стали, но здесь требуется на 50-100% больше силы. Это связано с высокой степенью упрочнения при формовке аустенитной стали, что в некоторых случаях является отрицательным фактором.

число Эриксена
характеристика обрабатываемости листового металла давлением
LDR
предельный коэффициент вытяжки
11.0-11.5 (мм) 2.00-2.05 (мм)

Обработка

Отжиг

Диапазон температуры отжига 1050°C ± 25°C сопровождается последующим быстрым охлаждением на воздухе или в воде. После отжига необходимо травление и пассивирование.

Отпуск

200-400°C с последующим воздушным охлаждением

Способы определения и контроля показателей прочности металлов

Развитие металлургии и других сопутствующих направлений по изготовлению предметов из металла обязано созданию оружия. Сначала научились выплавлять цветные металлы, но прочность изделий была относительно невысокой. Только с появлением железа и его сплавов началось изучение их свойств.

Первые мечи для придания им твердости и прочности делали довольно тяжелыми. Воинам приходилось брать их в обе руки, чтобы управляться с ними. Со временем появились новые сплавы, разрабатывались технологии производства. Легкие сабли и шпаги пришли на замену тяжеловесному оружию. Параллельно создавались орудия труда. С повышением прочностных характеристик совершенствовались инструменты и способы производства.

  1. Виды нагрузок
  2. Понятие о модуле упругости
  3. Таблица 1: Модуль упругости для металлов и сплавов
  4. Модуль упругости для разных марок стали
  5. Таблица 2: Упругость сталей
  6. Модули прочности
  7. Таблица 3: Модули прочности для сталей

Виды нагрузок

При использовании металлов прилагаются разные нагрузки статического и динамического воздействия. В теории прочности принято определять нагружения следующих видов.

  • Сжатие – действующая сила сдавливает предмет, вызывая уменьшение длины вдоль направления приложения нагрузки. Такую деформацию ощущают станины, опорные поверхности, стойки и ряд других конструкций, выдерживающих определённый вес. Мосты и переправы, рамы автомобилей и тракторов, фундаменты и арматура, – все эти конструктивные элементы находятся при постоянном сжатии.

  • Растяжение – нагрузка стремится удлинить тело в определенном направлении. Подъемно-транспортные машины и механизмы испытывают подобные нагружения при подъеме и переноске грузов.

  • Сдвиг и срез – такое нагружение наблюдается в случае действия сил, направленных вдоль одной оси навстречу друг другу. Соединительные элементы (болты, винты, заклепки и другие метизы) испытывают нагрузку подобного вида. В конструкции корпусов, металлокаркасов, редукторов и других узлов механизмов и машин обязательно имеются соединительные детали. От их прочности зависит работоспособность устройств.

  • Кручение – если на предмет действует пара сил, находящихся на определенном расстоянии друг от друга, то возникает крутящий момент. Эти усилия стремятся произвести скручивающую деформацию. Подобные нагружения наблюдаются в коробках передач, валы испытывают именно такую нагрузку. Она чаще всего непостоянная по значению. В течение времени величина действующих сил меняется.

  • Изгиб – нагрузка, которая изменяет кривизну предметов, считается изгибающей. Мосты, перекладины, консоли, подъемно-транспортные механизмы и другие детали испытывают подобное нагружение.

Понятие о модуле упругости

В середине XVII века одновременно в нескольких странах начались исследования материалов. Предлагались самые разные методики по определению прочностных характеристик. Английский исследователь Роберт Гук (1660 г.) сформулировал основные положения закона по удлинению упругих тел в результате приложения нагрузки (закона Гука). Введены и понятия:

  1. Напряжения σ, которое в механике измеряется в виде нагрузки, приложенной к определенной площади (кгс/см², Н/м², Па).
  2. Модуля упругости Е, который определяет способность твердого тела деформироваться под действием нагружения (приложения силы в заданном направлении). Единицы измерения также определяются в кгс/см² (Н/м², Па).

Формула по закону Гука записывается в виде ε = σz/E, где:

  • ε – относительное удлинение;
  • σz – нормальное напряжение.

Демонстрация закона Гука для упругих тел:

Из приведенной зависимости выводится значение Е для определенного материала опытным путем, Е = σz/ε.

В теории прочности принято понятие модуль упругости Юнга. Это английский исследователь дал более конкретное описание способам изменения прочностных показателей при нормальных нагружениях.

Значения модуля упругости для некоторых материалов приведены в таблице 1.

Таблица 1: 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

Модуль упругости для разных марок стали

Металлурги разработали несколько сотен марок сталей. Им свойственны разные значения прочности. В таблице 2 показаны характеристики для наиболее распространенных сталей.

Таблица 2: 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

Видео: закон Гука, модуль упругости.

Модули прочности

Кроме нормального нагружения, существуют и иные силовые воздействия на материалы.

Модуль сдвига G определяет жесткость. Эта характеристика показывает предельное значение нагрузки изменению формы предмета.

Модуль объемной упругости К определяет упругие свойства материала изменить объем. При любой деформации происходит изменение формы предмета.

Для разных сталей значения указанных модулей приведены в таблице 3.

Таблица 3: Модули прочности для сталей

Наименование стали Модуль упругости Юнга, 10¹²·Па Модуль сдвига G, 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

Для других материалов значения прочностных характеристик указывают в специальной литературе. Однако, в некоторых случаях проводят индивидуальные исследования. Особенно актуальны подобные исследования для строительных материалов. На предприятиях, где выпускают железобетонные изделия, регулярно проводят испытания по определению предельных значений.

Модуль упругости стали

Редакция E-metall Опубликовано 2021-03-27

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.

Модуль упругости стали

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.

Взаимозаменяемость нержавеющих сталей

Характеристика стали 12х18н10т

Сталь 12Х18Н10Т

Сталь 08Х18Г8Н2Т

Сталь 10Х14Г14Н4Т

Сталь 12Х18Н9Т

детали, работающие до 600 °С. Сварные аппараты и сосуды, работающие в разбавленных растворах азотной, уксусной, фосфорной кислот, растворах щелочей и солей и другие детали, работающие под давлением при температуре от —196 до +600 °С, а при наличии агрессивных сред до +350 °С.; сталь аустенитного класса

Модуль упругости

Модуль сдвига

Свариваемость

Сваривается без ограничений

Температура ковки

Начала 1200, конца 850. Сечения до 350 мм охлаждаются на воздухе.

Химический состав

Кремний:0.8,Марганец:2.0,Медь:0.30,Никель:9.0-11.0, Сера:0.020,Углерод:0.12,Фосфор:0.035, Хром:17.0-19.0,Титан:0.6-0.8,

Механические характеристики стали 12Х18Н10Т

Закалка 1050 – 1080 C,Охлаждение вода

А2, А4 — Характеристика крепежных изделий из нержавеющих сталей

Нержавеющие стали А2, А4: структура, механические свойства, химический состав. Крепеж из стали А2, А4 (нержавеющие болты, винты, гайки, шайбы, шпильки и т. д. ): механические свойства, значения моментов затяжки и усилий предварительной затяжки.

Аустенитные стали содержат 15-26% хрома и 5-25% никеля, которые увеличивают сопротивление коррозии и практически не магнитны.

Именно аустенитные хромникелевые стали обнаруживают особенно хорошие сочетание обрабатываемости, механических свойств и коррозионной стойкости. Эта группа сталей наиболее широко используется в промышленности и в производстве элементов крепежа.

Стали аустенитной группы обозначаются начальной буквой «A» с дополнительным номером, который указывает на химический состав и применяемость в пределах этой группы:

Аустенитная структура

Группа стали

Номер материала

Краткое обозначение

Номер по AISI

X 5 CrNi 18-10 / X 4 CrNi 18-12

AISI 304 / AISI 305

X 6 CrNiTi 18-10

X 5 CrNiMo 18-10 / X 2 CrNiMo 18-10

AISI 316 / AISI 316 L

X 6 CrNiMoTi 17-12-2

Сталь A2 (AISI 304 = 1.4301 = 08Х18Н10) — нетоксичная, немагнитная, незакали-ваемая, устойчивая к коррозии сталь. Легко поддается сварке и не становится при этом хрупкой. Может проявлять магнитные свойства в результате механической обработки (шайбы и некоторые виды шурупов). Это наиболее распространенная группа нержавеющих сталей. Ближайшие аналоги — 08Х18Н10 ГОСТ 5632, AISI 304 и AISI 304L (с пониженным содержанием углерода).

Крепеж и изделия из стали A2 подходят для использования в общестроительных работах (например, при монтаже вентилируемых фасадов, витражных конструкций из алюминия), при изготовлении ограждений, насосной техники, приборостроения из нерж. стали для нефтегазодобывающей, пищевой, химической промышленности, в судостроении. Сохраняет прочностные свойства при нагреве до 425oС, а при низких температурах до -200oС.

Сталь A4 (AISI 316 = 1.4401 = 10Х17Н13М2) — отличается от стали А2 добавлением 2-3% молибдена. Это значительно увеличивает ее способность сопротивляться коррозии и воздействию кислот. Сталь А4 имеет более высокие антимагнитные характеристики и абсолютно не магнитна. Ближайшие аналоги — 10Х17Н13М12 ГОСТ 5632, AISI 316 и AISI 316L (с низким содержанием углерода).

Крепеж и такелажные изделия из стали A4 рекомендуются для использования в судостроении. Крепеж и изделия из стали A4 подходят для использования в кислотах и средах содержащих хлор (например, в бассейнах и соленой воде). Может использоваться при температурах от -60 до 450°С.

Классы прочности

Все аустенитные стали (от «А1» до «А5») подразделяются на три класса прочности независимо от марки. Наименьшую прочность имеют стали в отожженном состоянии (класс прочности 50).

Поскольку аустенитные стали не упрочняются закалкой, наибольшую прочность они имеют в холоднодеформированном состоянии (классы прочности 70 и 80). Наиболее широко используется крепеж из сталей А2-70 и А4-80.

Основные механические свойства аустенитных сталей:

Модуль упруГОСТи нержавеющей стали

Стойкость к коррозии является наиболее существенным свойством нержавеющей стали, которое обусловлено образованием на ее поверхности тонкого слоя оксидов, образующегося при воздействии содержащегося в воздухе кислорода или другого окисляющего агента и отличающегося непроницаемостью, прочностью, эластичностью, прозрачностью, инертностью, высокими адгезионными свойствами. Указанный слой в основном содержит хром, но присутствие в нем никеля, молибдена, азота, меди и других компонентов улучшает его свойства.
Нержавеющая сталь отличается высокой механической прочностью, ударопрочностью, теплостойкостью, хорошей свариваемостью, немагнитными свойствами.

Стержневая арматура из нержавеющей стали обычно используется в железобетоне, прочность которого превышает прочность железобетона с обычной стальной арматурой. Для изготовления стержневой арматуры используется нержавеющая сталь различных составов.
В 1995 г. в странах ЕС взамен национальных стандартов введен в действие европейский стандарт EN 10088 “Нержавеющая сталь”, в котором представлены составы нержавеющей стали, предназначенной для изготовления ребристых арматурных стержней. Данные об этих составах приведены в табл.1.

Прочностные свойства нержавеющей стали, используемой для производства ребристых арматурных стержней, также регламентированы стандартом EN 10088 и представлены в табл. 2.

Стержневая арматура диаметром от 3 до 16 мм изготовляется из нержавеющей стали методом холодного проката или холодной вытяжки. Основные характеристики стержней, установленные стандартом EN 10088, приведены в табл. 3.

Таблица 1

Обозначение состава нержавеющей стали по стандарту EN 10088-3 Структура нержавеющей стали Максимальное содержание в стали углерода, % Содержание в стали хрома, % Содержание в стали никеля, % Содержание в стали молибдена, % Наличие других элементов
1.4003 ферритная 0,03 10,5-12,5 0,3-1,0
1.4301
1.4306
1,4311
1.4401
1,4404
1,4571
1.4429
аустенитная 0,07
0,03
0,03
0,07
0,03
0,08
0,03
17,0-19,5
18,0-20,0
17,0-19,5
16,5-18,5
16,5-18,
5
16,5-18,5
16,5-18,5
8,0-10,5
10,0-12,0
8,5-11,5
10,0-13,0
10,0-13,0
10,5-13,5
11,0-14,0



2,0-2,5
2,0-2,5
2,0-2,5
2,5-3,0


азот


титан
азот
1.4462
1.4501
аустенитно-ферритная 0,03
0,03
21,0-23,0
24,0-26,0
4,5-6,5
6,0-8,0
2,5-3,5
3,0-4,0
азот
азот+ медь+ +вольфрам
1.4529 аустенитная 0,02 19,0-21,0 24,0-26,0 6,0-7,0 азот+медь

Таблица 2

Обозначение нержавеющей стали по стандарту EN 10088 Предел текучести стали, Н/мм2 (при деформации 0,2 %) Предел прочности стали при растяжении, МПа Относительное удлинение стали, %
1.4003 260 450-600 20
1.4301
1.4306
1.4311
1.4401
1.4404
1.4571
180-200 460-700 40-45
1.4529 300 650-850 40
1.4462 450 650-880 25
1.4501 530 730-930 25

Таблица 3

Обозначение нержавеющей стали по стандарту EN 10088 Структура нержавеющей стали Предел текучести арматурных стержней, Н/м2 (при деформации 0,2 %) Предел прочности стержней при растяжении, МПа Относительное удлинение стержней, %
1.4003 Ферритная Не менее 500 Не менее 550 Не менее 10
1.4301
1.4306
1.4311
1.4401
1.4404
1.4571
1.4429
Аустенитная 525-800 600-930 Не менее 35-15
1.4529 Аустенитная 650-700 850-950 28-25
1.4462
1.4501
Аустенитно-ферритная 550-950 550-950
550
700-1060
750
15
25

Нержавеющая аустенитная сталь по сравнению с обычной сталью характеризуется повышенным значением коэффициента термического расширения и пониженной теплопроводностью. Модуль упругости стали обоих типов достигает приблизительно одинаковых значений. Нержавеющая сталь является немагнитной или слабомагнитной, что определяется количеством содержащегося в ней никеля. Относительно высокое содержание никеля обусловливает стабильность аустенитной структуры стали в процессе холодного формования, в то время как при пониженном содержании никеля эта структура частично переходит в мартенситную структуру, в результате чего сталь приобретает с лабомагнитные свойства.

Коррозионная стойкость нержавеющей стали определяется ее химическим составом. Чем больше содержание в стали легирующих элементов, тем выше ее коррозионная стойкость, а также стоимость. Нержавеющая сталь должна содержать не менее 11 % хрома, что придает ей стойкость к воздействию слабо агрессивных водных сред. Считается, что такая сталь характеризуется низкой коррозионной стойкостью. Как правило, нержавеющая сталь содержит не менее 17 % хрома. В числе других легирующих элементов в составе нержавеющей стали ни-кель, молибден, азот, медь, титан, олово и нио бий. Коррозионная стойкость нержавеющей стали зависит не только от ее химического состава, но также от метода ее обработки и в значительной степени от состояния (чистоты) ее поверх-ности.

В странах ЕС для изготовления стержневой арматуры находит применение нержавеющая сталь примерно 10 различных составов. Так как содержание легирующих элементов определяет стоимость нержавеющей стали, то в каждом конкретном случае применения следует установить ее наиболее эффективную стоимость. Необходимо также учитывать коррозионное воздействие на железобетонные конструкции, предполагаемое в период срока их службы, особенно в течение последних 20-30 лет этого сро-ка. Однако принятие решений затрудняется, если срок службы проектируемых сооружений составляет 80-120 лет.

При правильном выборе марки нержавеющей стали для предполагаемых условий коррозионного воздействия слой оксидов на ее поверхности может защищать сталь в течение очень длительного периода. Однако арматурные стержни подвержены в бетоне питтинговой коррозии, тенденция развития которой приблизительно определяется с применением так называемого PREN-индекса (Pitting Resistance Equivalent Number – числовой эквивалент стойкости к питтинговой коррозии). Этот показатель определяется следующими равенством: PREN-индекс=% хрома+3,3х% молибдена+16х% азота. Чем выше значение PREN-индекса, тем выше стойкость арматуры из нержавеющей стали к питтинговой коррозии. При значении индекса 27 и более сталь отличается очень высокой стойкостью к интенсивному воздействию хлоридов.

Стоимость нержавеющей стали превышает стоимость обычной стали. Однако повышенная стоимость нержавеющей стали компенсируется меньшими эксплуатационными затратами при ее использовании, увеличением межремонтных сроков, отсутствием необходимости замены строительных элементов, изготовленных из этой стали. Стоимость жизненного цикла обычной стальной арматуры и стальной арматуры с защитным эпоксидным покрытием заметно выше, чем араматуры из нержавеющей стали. В за-висмости от сложности железобетонных конструкций замена всей обычной стальной арматуры на арматуру из нержавеющей стали увеличивает стоимость всего сооружения на 5-16 %, причем для более сложных конструкций этот показатель равен 5 %.

В настоящее время арматура из нержавеющей стали находит применение в различных железобетонных конструкциях, в том числе в конструкциях дорожных мостов; при строительстве автомобильных стоянок; при возведении зданий и других сооружений в условиях жаркого влажного климата и насыщенной солями атмосферы; в конструкциях фундаментов, перекрытий и стен, которые должны обладать немагнитными свойствами (при установке в зданиях специальной аппаратуры) ; в трансформируемых фундаментах и платформах для калибровки аэрокосмического оборудования; при строительстве портовых сооружений; в водоочистных сооружениях и др. Еще одним аспектом применения нержавеющей стали является использование отходов, в значительных количествах образующихся в процессе ее производства и содержащих легирующие элементы, чем и обусловлен спрос на такие отходы.

AISI 304

Марка стали AISI-304 немагнитная (аустенитная) низкоуглеродная. Содержит углерода не более 0, 08%. Данный вид стали обладает высокой плотностью и, одновременно, остается достаточно пластичным, также характеризуется высочайшими показателями устойчивости к коррозии и способностью выдерживать различные температурные режимы

Благодаря однотипности химического состава, сталь aisi 304 сохраняет свою внутреннюю структуру даже при нарушении внешнего слоя. Помимо того, на поверхности данной марки при взаимодействии с кислородом атмосферы, сразу образуется защитная оксидная пленка, которая гарантирует устойчивость к воздействию растворов щелочей и кислот.

Применение стали марки Aisi 304 достаточно широкое. Ее используют для изготовления контейнеров, цистерн, приемников, различной тары, резервуаров промышленного назначения, при транспортировке вин и их хранении, при изготовлении тары под квас, под молочную промышленность, при производстве косметических средств.

Аisi 304 отлично поддается полировке, вследствие чего ее можно использовать при разных дизайнерских работах по оформлению офисов и жилья.

Труба Аisi 304 используется практически везде, ее используют при сантехнических работах, изготавливают полотенцесушители, радиаторы, применяют для оформления перил и ограждений, а также при изготовлении пандусов, балконов, офисной мебели и барных стоек.

Из стальных труб марки Аisi 304 производят опорные стойки для трубопроводов, различные несущие конструкции, металлические стеллажи.

Стойкость к температуре и влиянию щелочных и кислых сред, отвечающая ГОСТу 5632-72, относительно дешевая стоимость, делают эту марку довольно востребованной в разных областях.

Лист Аisi 304 используют для изготовления разных емкостей и резервуаров, в химической и пищевой промышленности, для изготовления специальных металлических столов (разделочных, кухонных, медицинских).

Из листа Аisi 304 также производят: платформенные тележки, моющие и дезинфекционные камеры, двери для холодильных шкафов,

Тонкие листы Аisi 304 используют при облицовке кабин лифтов, облицовке эскалаторов и колонн.

Сталь данной марки легко сваривается. После сварки данной марки стали не требуется термическая обработка. Швы после сварки должны быть химически или механически очищены от окалины, затем пассивированы.

AISI 304L, с легкостью находит большое количество применений, так как является чрезвычайно прочной, пластичной и упругой. Обычные действия включают в себя формирование контура, изгиб, ротационную вытяжку, волочение и т.д. В ходе формовки возможно использовать те же инструменты и машины, что и для углеродистых марок стали, но здесь требуемая сила на 50-100% больше.

Диапазон температуры для отжига составляет 1050°C ± 25°C сопровождается последующим скорым охлаждением в воде или в воздухе. После отжига нужно травление и пассивирование.

Химический состав в % стали AISI 304

Марка С Ni S P Cr Ti Si Mn Cu
304 ≤ 0.8 9-11 ≤ 0.02 ≤ 0.035 17-19 ≤ 0.5 ≤ 0.8 ≤ 0.2 ≤ 0.3

Механические свойства AISI 304 (комнатная температура)

AISI 304 Rp m Предел прочности (при растяжении), N/mm2 A5 относительное удлинение, % Rp0,2 Предел Упругости, (0.2 %), (текучесть), N/mm2 Усталостная прочность, N/mm2 Твердость по Бринеллю – НВ
Типичн 600 60 310 240 170
Мин 515 40 205

Механические свойства AISI 304

AISI 304 Сопротивление на разрыв (σв),
Н/мм²
Предел текучести (σ0,2),
Н/мм²
Относительное удлинение (σ), % Предел текучести (σ1,0),
Н/мм²
Твердость по Бринеллю (HB) Твердость по Роквеллу (HRB)
Типичн ≥500 ≥200 ≥45 ≥240
Мин ≥485 ≥170 ≥40 183 85

Физические свойства AISI 304

Физические свойства Плотность Температура плавления Удельная теплоемкость Тепловое расширение Средний коэффициент теплового расширения Электрическое удельное сопротивление Магнитная проницаемость Модуль упругости
Единица измерения оС J/kg.K W/m.K 10-6.K-1 Ωmm2/m в 0,8 kA/m MPa x 103
Температура (оС) 4 20 20 20-100 20-200 20-400 20 20 20
Значение 7,93 1420 500 15 16,0 16,5 17,5 0,73 1,015 200

Номенклатура продукции марки AISI 304

Типоразмеры нержавеющего листа марки AISI 304

Марка стали Отечественный заменитель Тип материала Поверхность Толщина, мм Ширина, мм
Aisi 304 08х18н10 холоднокатаный 2В, BA/PE, 4N/PE 0.4-2.0 1000×2000 1250×2500
2B 2.0-5.0 1000×2000 1250×2500 1500×3000 1500×6000
горячекатаный N1 2-100 1000×2000 1250×2500 1500×3000 1500×6000

Типоразмеры нержавеющего труба марки AISI 304

Чему равен модуль упругости стали

Одной из главных задач инженерного проектирования является выбор материала конструкции и оптимального сечения профиля. Необходимо найти тот размер, который при минимально возможной массе будет обеспечивать сохранение формы системы под воздействием нагрузки.

Например, какой номер стального двутавра использовать в качестве пролетной балки сооружения? Если взять профиль размерами ниже требуемого, то гарантировано получим разрушение строения. Если больше, то это ведет к нерациональному использованию металла, а, следовательно, утяжелению конструкции, усложнению монтажа, увеличению финансовых затрат. Знание такого понятия как модуль упругости стали даст ответ на вышепоставленный вопрос, и позволит избежать появления данных проблем на самом раннем этапе производства.

Общее понятие

Модуль упругости (также известный как модуль Юнга) – один из показателей механических свойств материала, который характеризует его сопротивляемость деформации растяжения. Другими словами, его значение показывает пластичность материала. Чем больше модуль упругости, тем менее будет растягиваться какой-либо стержень при прочих равных условиях (величина нагрузки, площадь сечения и прочее).

В теории упругости модуль Юнга обозначается буквой Е. Является составной частью закона Гука (закона о деформации упругих тел). Связывает напряжение, возникающее в материале, и его деформацию.

Согласно международной стандартной системе единиц измеряется в МПа. Но на практике инженеры предпочитают использовать размерность кгс/см2.

Определение модуля упругости осуществляется опытным путем в научных лабораториях. Суть данного способа заключается в разрыве на специальном оборудовании гантелеобразных образцов материала. Узнав напряжение и удлинение, при котором произошло разрушение образца, делят данные переменные друг на друга, тем самым получая модуль Юнга.

Отметим сразу, что таким методом определяются модули упругости пластичных материалов: сталь, медь и прочее. Хрупкие материалы – чугун, бетон – сжимают до появления трещин.

Дополнительные характеристики механических свойств

Модуль упругости дает возможность предугадать поведение материла только при работе на сжатие или растяжение. При наличии таких видов нагрузок как смятие, срез, изгиб и прочее потребуется введение дополнительных параметров:

  • Жесткость есть произведение модуля упругости на площадь поперечного сечения профиля. По величине жесткости можно судить о пластичности уже не материала, а узла конструкции в целом. Измеряется в килограммах силы.
  • Относительное продольное удлинение показывает отношение абсолютного удлинения образца к общей длине образца. Например, к стержню длиной 100 мм приложили определенную силу. Как результат, он уменьшился в размере на 5 мм. Деля его удлинение (5 мм) на первоначальную длину (100 мм) получаем относительное удлинение 0,05. Переменная является безразмерной величиной. В некоторых случаях для удобства восприятия переводится в проценты.
  • Относительное поперечное удлинение рассчитывается аналогично вышепредставленному пункту, но вместо длины здесь рассматривается диаметр стержня. Опыты показывают, что для большинства материалов поперечное удлинение в 3-4 раза меньше, чем продольное.
  • Коэффициент Пуансона есть отношение относительной продольной деформации к относительной поперечной деформации. Данный параметр позволяет полностью описать изменение формы под воздействием нагрузки.
  • Модуль сдвига характеризует упругие свойства при воздействии на образец касательных напряжений, т. е. в случае, когда вектор силы направлен под 90 градусов к поверхности тела. Примерами таких нагрузок является работа заклепок на срез, гвоздей на смятие и прочее. По большому счету, модуль сдвига связан с таким понятием как вязкость материла.
  • Модуль объемной упругости характеризуется изменением объема материала для равномерного разностороннего приложения нагрузки. Является отношением объемного давления к объемной деформации сжатия. Примером такой работы служит опущенный в воду образец, на который по всей его площади воздействует давление жидкости.

Помимо вышесказанного необходимо упомянуть, что некоторые типы материалов имеют различные механические свойства в зависимости от направления нагрузки. Такие материалы характеризуются как анизотропные. Яркими примерами служит древесина, слоистые пластмассы, некоторые виды камня, ткани и прочее.

У изотропных материалов механические свойства и упругая деформация одинаковы в любом направлении. К ним относят металлы (сталь, чугун, медь, алюминий и прочее), неслоистые пластмассы, естественные камни, бетон, каучук.

Значение модуля упругости

Необходимо заметить, что модуль Юнга не является постоянной величиной. Даже для одного и того же материала он может колебаться в зависимости от точек приложения силы.

Некоторые упруго – пластичные материалы обладают более или менее постоянным модулем упругости при работе как на сжатие, так и на растяжение: медь, алюминий, сталь. В других случаях упругость может изменяться исходя из формы профиля.

Вот примеры значений модуля Юнга (в миллионах кгссм2) некоторых материалов:

  • Чугун белый – 1,15.
  • Чугун серый -1,16.
  • Латунь – 1,01.
  • Бронза – 1,00.
  • Кирпичная каменная кладка – 0,03.
  • Гранитная каменная кладка – 0,09.
  • Бетон – 0,02.
  • Древесина вдоль волокон – 0,1.
  • Древесина поперек волокон – 0,005.
  • Алюминий – 0,7.

Рассмотрим разницу в показаниях между модулями упругости для сталей в зависимости от марки:

  • Стали конструкционные высокого качества (20, 45) – 2,01.
  • Стали обычного качества (Ст.3, Ст.6) – 2,00.
  • Стали низколегированные (30ХГСА, 40Х) – 2,05.
  • Стали нержавеющие (12Х18Н10Т) – 2,1.
  • Стали штамповые (9ХМФ) – 2,03.
  • Стали пружинные (60С2) – 2,03.
  • Стали подшипниковые (ШХ15) – 2,1.

Также значение модуля упругости для сталей изменяется исходя из вида проката:

  • Проволока высокой прочности – 2,1.
  • Плетенный канат – 1,9.
  • Трос с металлическим сердечником – 1,95.

Как видим, отклонения между сталями в значениях модулей упругой деформации имеют небольшую величину. Поэтому в большинстве инженерных расчетов можно пренебречь погрешностями и брать значение Е=2,0.

расчетные сопротивления строительных материалов

При расчете строительных конструкций нужно знать расчетное сопротивление и модуль упругости для того или иного материала. Здесь представлены данные по основным строительным материалам.

Таблица 1. Модули упругости для основных строительных материалов

Нормативные данные для рассчетов железобетонных конструкций

Таблица 2. Модули упругости бетона (согласно СП 52-101-2003)

Значения начального модуля упругости бетона при сжатии и растяжении Eb, МПа · 10 -3 ,
при классе бетона по прочности на сжатие
B10 B15 B20 B25 B30 B35 B40 B45 B50 B55 B60
19,0 24,0 27,5 30,0 32,5 34,5 36,0 37,0 38,0 39,0 39,5

Таблица 2.1 Модули упругости бетона согласно СНиП 2.03.01-84*(1996)

Примечания:
1. Над чертой указаны значения в МПа, под чертой – в кгс/см&sup2.
2. Для легкого, ячеистого и поризованного бетонов при промежуточных значениях плотности бетона начальные модули упругости принимают по линейной интерполяции.
3. Для ячеистого бетона неавтоклавного твердения значения Еb принимают как для бетона автоклавного твердения с умножением на коэффициент 0,8.
4. Для напрягающего бетона значения Еb принимают как для тяжелого бетона с умножением на коэффициент
a = 0,56 + 0,006В.

Таблица 3. Нормативные значения сопротивления бетона (согласно СП 52-101-2003)

Таблица 4. Расчетные значения сопротивления бетона сжатию (согласно СП 52-101-2003)

Таблица 4.1 Расчетные значения сопротивления бетона сжатию согласно СНиП 2.03.01-84*(1996)

Таблица 5. Расчетные значения сопротивления бетона растяжению (согласно СП 52-101-2003)

Таблица 6. Нормативные сопротивления для арматуры (согласно СП 52-101-2003)

Таблица 6.1 Нормативные сопротивления для арматуры класса А согласно СНиП 2.03.01-84* (1996)

Таблица 6.2 Нормативные сопротивления для арматуры классов В и К согласно СНиП 2.03.01-84* (1996)

Таблица 7. Расчетные сопротивления для арматуры (согласно СП 52-101-2003)

Таблица 7.1 Расчетные сопротивления для арматуры класса А согласно СНиП 2.03.01-84* (1996)

Таблица 7.2 Расчетные сопротивления для арматуры классов В и К согласно СНиП 2.03.01-84* (1996)

Нормативные данные для расчетов металлических контрукций

Таблица 8. Нормативные и расчетные сопротивления при растяжении, сжатии и изгибе (согласно СНиП II-23-81 (1990)) листового, широкополосного универсального и фасонного проката по ГОСТ 27772-88 для стальных конструкций зданий и сооружений

Примечания:
1. За толщину фасонного проката следует принимать толщину полки (минимальная его толщина 4 мм).
2. За нормативное сопротивление приняты нормативные значения предела текучести и временного сопротивления по ГОСТ 27772-88.
3. Значения расчетных сопротивлений получены делением нормативных сопротивлений на коэффициенты надежности по материалу, с округлением до 5 МПа (50 кгс/см&sup2).

Таблица 9. Марки стали, заменяемые сталями по ГОСТ 27772-88 (согласно СНиП II-23-81 (1990))

Примечания:
1. Стали С345 и С375 категорий 1, 2, 3, 4 по ГОСТ 27772-88 заменяют стали категорий соответственно 6, 7 и 9, 12, 13 и 15 по ГОСТ 19281-73* и ГОСТ 19282-73*.
2. Стали С345К, С390, С390К, С440, С590, С590К по ГОСТ 27772-88 заменяют соответствующие марки стали категорий 1-15 по ГОСТ 19281-73* и ГОСТ 19282-73*, указанные в настоящей таблице.
3. Замена сталей по ГОСТ 27772-88 сталями, поставляемыми по другим государственным общесоюзным стандартам и техническим условиям, не предусмотрена.

Перевод единиц измерения модулей упругости, модулей Юнга (E), предела прочности, модулей сдвига (G), предела текучести

Таблица перевода единиц измерения Па; МПа; бар; кг/см 2; psf; psi

Подробный список единиц давления (да, эти единицы совпадают с единицами измерения давления по размерности, но не совпадают по смыслу:)

  • 1 Па (Н/м 2 ) = 0.0000102 Атмосфера “метрическая” / Atmosphere (metric)
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 0.0000099 Атмосфера стандартная Atmosphere (standard) = Standard atmosphere
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 0.00001 Бар / Bar
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 10 Барад / Barad
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 0.0007501 Сантиметров рт. ст. (0 °C)
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 0.0101974 Сантиметров во. ст. (4 °C)
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 10 Дин/квадратный сантиметр
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 0.0003346 Футов водяного столба / Foot of water (4 °C)
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 10 -9 Гигапаскалей
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 0.01 Гектопаскалей
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 0.0002953 Дюмов рт.ст. / Inch of mercury (0 °C)
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 0.0002961 Дюймов рт. ст. / Inch of mercury (15.56 °C)
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 0.0040186 Дюмов в.ст. / Inch of water (15.56 °C)
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 0.0040147 Дюмов в.ст. / Inch of water (4 °C)
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 0.0000102 кгс/см 2 / Kilogram force/centimetre 2
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 0.0010197 кгс/дм 2 / Kilogram force/decimetre 2
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 0.101972 кгс/м 2 / Kilogram force/meter 2
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 10 -7 кгс/мм 2 / Kilogram force/millimeter 2
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 10 -3 кПа
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 10 -7 Килофунтов силы/ квадратный дюйм / Kilopound force/square inch
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 10 -6 МПа
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 0.000102 Метров в.ст. / Meter of water (4 °C)
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 10 Микробар / Microbar (barye, barrie)
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 7.50062 Микронов рт.ст. / Micron of mercury (millitorr)
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 0.01 Милибар / Millibar
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 0.0075006 Миллиметров рт.ст / Millimeter of mercury (0 °C)
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 0.10207 Миллиметров в.ст. / Millimeter of water (15.56 °C)
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 0.10197 Миллиметров в.ст. / Millimeter of water (4 °C)
  • 1 Па (Н/м 2 ) =7.5006 Миллиторр / Millitorr
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 1Н/м 2 / Newton/square meter
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 32.1507 Повседневных унций / кв. дюйм / Ounce force (avdp)/square inch
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 0.0208854 Фунтов силы на кв. фут / Pound force/square foot
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 0.000145 Фунтов силы на кв. дюйм / Pound force/square inch
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 0.671969 Паундалов на кв. фут / Poundal/square foot
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 0.0046665 Паундалов на кв. дюйм / Poundal/square inch
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 0.0000093 Длинных тонн на кв. фут / Ton (long)/foot 2
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 10 -7 Длинных тонн на кв. дюйм / Ton (long)/inch 2
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 0.0000104 Коротких тонн на кв. фут / Ton (short)/foot 2
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 10 -7 Тонн на кв. дюйм / Ton/inch 2
  • 1 Па (Н/м 2 ) = 0.0075006 Торр / Torr
Читайте также:
Модератор для пневматики своими руками
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
gmnu-nazarovo.ru
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: