4.1. Основные свойства строительных сталей
Строительные стали должны обладать необходимыми свойствами для изготовления из них строительных конструкций и для дальнейшей работы этих конструкций под нагрузкой. Наиболее важные из них перечислены ниже.
4.1.1. Механические свойства стали
Прочность – способность стали сопротивляться внешним силовым воздействиям без разрушения. Прочность определяют с помощью специальных испытаний на растяжение стандартных образцов, изготовленных из исследуемой стали.
Показателями прочности являются: предел текучести ?т (?у ) и временное сопротивление ?вр. (?и ).
Упругость – способность материала восстанавливать свою первоначальную форму после снятия внешних нагрузок. (В упругой стали после снятия нагрузок остаточные деформации отсутствуют). Упругость характеризуется модулем упругости E=tga ? тангенсом угла наклона начального участка диаграммы работы стали к оси абсцисс.
Пластичность – способность стали получать при нагружении остаточное изменение формы и размеров без разрушения. Пластичность характеризуется относительным удлинением при разрыве ? %.
Хрупкость – склонность материала к мгновенному разрушению при малых деформациях.
Ударная вязкость – характеризует склонность стали к хрупкому разрушению, а также сопротивление динамическим и ударным воздействиям и чувствительность к концентрации напряжений. Ударную вязкость определяют при динамических испытаниях на маятниковых копрах. Под действием удара молота копра образец разрушается. Ударная вязкость определяется работой, затраченной на разрушение образца, отнесенной к площади поперечного сечения.
Твердость – свойство поверхностного слоя стали сопротивляться упругой и пластической деформации при внедрении в него другого тела. Твердость тесно связана с прочностью.
Ползучесть – способность материала непрерывно деформироваться во времени без увеличения нагрузки. В металле проявляется только при высоких температурах. Характеристикой ползучести является предел ползучести, характеризующий условное напряжение, при котором скорость и деформация ползучести за определённое время достигают заданной величины.
Длительная прочность – это сопротивление стали разрушению при длительном воздействии температуры. Показатель длительной прочности – условное напряжение, под действием которого сталь при данной температуре разрушается через заданный промежуток времени
4.1.2. Физические свойства стали
Физические свойства стали обусловлены ее составом и структурой. К физическим свойствам стали относят:
- плотность;
- температура плавления;
- коэффициент температурного расширения;
- теплопроводность;
4.1.3. Технологические свойства стали
По технологическим свойствам определяют способность материала подвергаться различным методам горячей и холодной обработки. Технологическими свойствами сталей являются:
- деформируемость – способность стали подвергаться упругопластическому деформированию (изменять форму под нагрузкой) без разрушения (например, при штамповке, при гибке,);
- свариваемость – способность стали образовывать сварное (неразъемное) соединение требуемого качества. Оценку свариваемости производят по химическому составу, а также путем испытаний – технологических проб;
- обрабатываемость стали режущим инструментом (например, при резке, строгании, сверлении, образовании отверстий под болты).
4.1.4. Эксплуатационные свойства стали
Эксплуатационные, или служебные, свойства определяют действительную работу сталей при эксплуатации конструкций, изготовленных из этих сталей.
В зависимости от условий работы определяют:
- коррозионную стойкость – свойство стали сопротивляться воздействию агрессивной среды. Сопротивление стали коррозии проверяют путем длительной выдержки образцов в агрессивной среде. Мера коррозии –скорость коррозии по толщине металла;
- хладостойкостъ – сохранение механических и пластических свойств при температуре ниже 0°С;
- жаропрочность – способность стали сохранять механические свойства (прочность) при высоких температурах;
- усталостную прочность. Если металл подвергается воздействию циклических нагрузок, может наступить преждевременное разрушение (до достижения напряжений временного сопротивления или даже предела текучести). Склонность металла к усталостному разрушению устанавливают на основании результатов вибрационных испытаний.
