Старение стали

Работа стали при различных температурах.

Механические свойства малоуглеродистой стали при нагревании её до температуры t=200-250°С сравнительно мало меняется, но уже при t=300-350°С сталь в изломе получает крупнозернистое строение и становится более хрупкой – синеломкой. При этой температуре не рекомендуется деформировать или подвергать сталь ударным воздействиям. При дальнейшем возрастании это свойство пропадает, но начинается быстрое падение значений предела текучести R_yn и временного сопротивления R_un. При температурах близких к 600°С, несущая способность стали практически исчерпывается. При проектировании стальных конструкций принимается, что до температуры 400°С механические характеристики стали остаются постоянными, а при более высоких температурах сталь становится ненесущеспособной. Длительный нагрев при t >700°С (вишнево красный цвет) содействует росту кристаллов и образованию крупнозернистой структуры. При длительном нагреве на воздухе до температуры, близкой к температуре плавления (яркий желто-белый цвет), возможен пережег металла. При отрицательных температурах и с увеличением толщины проката повышается хрупкость и прочность стали.

Строительные стали становятся хрупкими при температурах:

t = - (30 – 35°С) – малоуглеродистые кипящие стали;

t = - (45 - 50°С) – малоуглеродистые спокойные;

t = - (55 - 60°С) – низколегированные.

Исходя из этого нормами проектирования предусмотрено применение различных сталей с учетом толщины проката и температуры, при которой будет эксплуатироваться сооружение.

Старением называется изменение свойств материалов во времени без существенного изменения его макроструктуры. В процессе старения свойства стали изменяются: увеличиваются пределы упругости s_yn, текучести R_yn и прочности R_un, снижается относительное удлинение e, 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.

Дата добавления: 2014-01-07