Ст3 модуль упругости: Предел упругости стали 3 — Строительство домов и бань — Лазерная резка металла от "ТМК" Ярославль (Тутаев)

Содержание

Предел упругости стали 3 — Строительство домов и бань

Сталь Ст3

Сталь представляет собой материал, в котором основными элементами становятся железо и углерод, а другие вещества включаются в состав для изменения эксплуатационных качеств или контролируются в определенном диапазоне. Довольно больше распространение получила сталь 3. Она применяется для производства самых различных заготовок. Сталь Ст3 многим известна по трубам, которые применяются при создании систем теплоснабжения. Характеристики стали и ее особенности, к примеру, химический состав определяют не только широкое распространение металла, но и определенные особенности термической обработки.

Химический состав

Каждая категория стали характеризуется своим определенным химическим составом. Он во многом определяет область применения создаваемых заготовок и сложности, которые возникают при термической обработке.

Химический состав стали Ст3 делает ее одним из самых распространенных материалов, которые можно встретить на рынке. Без этого металла сложно себе представить современные строительные работы.

Ключевыми моментами, которые касаются химического состава, назовем следующее:

Как ранее было отмечено, основными химическими элементами являются железо и углерод. Первый элемент имеет концентрацию 97%, углерода всего 0,14-0,22%. Именно углерод определяет показатель твердости и некоторые другие физико-химические свойства структуры.
В состав структуры включается относительно небольшое количество легирующих элементов. Основными элементами стали хром и никель, концентрация которых составляет 0,3%. В этой же концентрации в состав включается медь.

При большом количестве разновидностей сталей у рассматриваемой жестко контролируется концентрация вредных примесей, которыми являются фосфор и сера. Кроме этого, в состав в большой концентрации входит азот, на который приходится около 0,1 массы.

Физические и механические свойства

Сталь Ст3, характеристики которой будут рассмотрены подробно, применяется в качестве основы при изготовлении просто огромного количества различных заготовок. Это можно связать с уникальными физическими и механическими свойствами. Механические свойства стали Ст3, которые контролируются при выпуске заготовок, следующие:

Временное сопротивление.
Предел текучести.
Степень изгиба под воздействием большого усилия.
Относительное удлинение.
Ударная вязкость при определенной температуре.

Наиболее важные технические характеристики углеродистой стали 3 следующие:

Поверхность имеет твердость 131 МПа.
Плотность стали неоднородная, вес также может варьироваться в большом диапазоне.
Свариваемость не характеризуется какими-либо ограничениями.
К отпускной хрупкости структура не склонна.

Рассматриваемые свойства стали 3 определяют ее широкое распространение именно в сфере строительства. Большое распространение получил и различный прокат, который применяется при механической обработке.

Расшифровка марок Ст3

Провести расшифровку любой марки можно в соответствии с установленными стандартами и нормативной документации. Обозначение стали по ГОСТ позволяет при расшифровке марок определить основные качества. ГОСТ 380 определяет наличие следующих разновидностей металла:

Стоит учитывать, что индексы должны применяться при любой маркировке.

Свойства различных марок Ст3

Марка материала может расшифровываться следующим образом:

СТ – обозначение, которое указывает на обыкновенное качество углеродистой стали. Примером назовем Ст3сп5.
3 – цифра, являющаяся условным номером марки сплава. В зависимости от концентрации углерода могут применяться цифры в пределе о 0 до 6.
Г – в некоторых случаях может применяться подобный символ для обозначения марганца. Определенный тип стали, к примеру, Ст3гпс имеет в составе марганец 0,8%.
Сп – степень раскисления материала. При рассмотрении Ст3пс5 можно сказать, что структура полуспокойная, но при этом степень раскисления достаточно высокая. Обозначение «пс» применяется для полуспокойных, «кп» — кипящих сплавов.

Расшифровывается Ст3кп2 подобным образом относительно недавно. Ранее использовались другие стандарты при маркировке. Кроме этого, ранее деление металла проводилось на несколько различных групп.

Применение стали Ст3

Рассматривая различные марки стали нужно учитывать тот момент, что они классифицируются по степени раскисления. Этот химический процесс предусматривает удаление с состава кислорода. Слишком большая концентрация кислорода определяет снижение физических и механических свойств.

Классификация проводится следующим образом:

Спокойная характеризуется тем, что в состав входит от 0,16 до 0,3% кремния.
Полуспокойная имеет средний показатель концентрации рассматриваемого элемента.
Кипящая отличается по химическому составу от спокойной тем, что в составе содержится кремния не менее 0,05%.

Маркируется материал Ст3 соответствующим образом. Для проведения химического процесса могут использоваться различные вещества.

Стоит учитывать, что спокойная обходится намного дороже других вариантов исполнения. Это можно связать со следующими моментами:

Структура однородная, за счет чего повышается степень защиты материала от воздействия окружающей среды.
В состав входит небольшое количество кислорода, что и определяет высокие эксплуатационные качества.

При использовании спокойной стали могут изготавливать следующие изделия:

Прокат листового и фасонного типа.
Арматура и детали, которые можно применять для создания трубопровода. Для транспортировки теплоносителя или газа, другой среды могут применятся различные трубы. Для того чтобы они выдерживали высокую нагрузку и воздействие окружающей среды при изготовлении должны применять материалы, обладающие прочностью и твердостью. Кроме этого, уделяется внимание и себестоимости, так как слишком дорогие сплавы могут быть менее практичными в применении. Сталь 3 подходит в большей степени для изготовления подобных изделий.
Основные и второстепенные элементы, применяемые при изготовлении подвесных конструкций и железнодорожных элементов. В железнодорожной отрасли наиболее востребованы металлы, которые имеют невысокую стоимость и высокие эксплуатационные качества. За счет больших размеров подвесных конструкций цена одного квадратного метра также имеет большое значение.

Полуспокойная разновидность стали, применение которой также весьма широкое, в составе имеет около одного процента кислорода. За счет этого характеристики твердости и пластичности выражены в меньшей степени. При применении стали 3 могут изготавливаться:

Трубы. Подобный материал сегодня получил самое широкое распространение. Трубы применяются при создании отопительной системы, в качестве несущих элементов. Стоит учитывать, что трубы могут иметь различный диаметр и толщину создаваемых стенок. Рассматриваемый сплав обладает относительно невысокой коррозионной стойкостью, поэтому нужно проводить защиту поверхности от воздействия повышенной влажности.
Листовой прокат также применяется крайне часто, особенно при изготовлении корпусных изделий или обшивке несущих конструкций. Толщина может варьировать в большом диапазоне. Прокат листовой может применяться при холодной гибке или штамповке. Эти два процесса характеризуются высокой производительностью. Именно поэтому рассматриваемый сплав получил самое широкое распространение.
Квадраты и уголки часто применяются для получения несущих конструкций. Они характеризуются высокой прочностью, так как грани существенно повышают жесткость и могут распределять нагрузку. Уголки и квадраты характеризуются большим количеством параметров: толщина листа, угол расположения плоскостей, длина и форма поперечного сечения. Область применения – изготовление несущих конструкций и усиление уже существующих конструкций.
Различные шестигранники. Они также получили широкое распространение, могут применяться в самых различных отраслях промышленности.

Лист стальной Ст3 горячекатаный

Кипящие сплавы получили широкое распространение по причине доступности. По стоимости они самые доступные, при этом получаемая структура характеризуется высокой степенью обрабатываемости. Кроме этого, сплав хорошо поддается термической обработке, однако эксплуатационные качества по причине высокой концентрации кислорода снижены.

В заключение отметим, что многие аналоги стали 3 обладают соответствующими эксплуатационными характеристиками. Зарубежные производители применяют собственные стандартны при маркировке. При этом концентрация вредных примесей выдерживается в определенном диапазоне. Применение самых современных технологий позволяет снизить количество фосфора и серы в составе, за счет материал становится более прочным и менее хрупким. В некоторых случаях проводится добавление легирующих элементов.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Диаграмма растяжения стали марки Ст3

Рассмотрим характерные участки и точки диаграммы растяжения малоуглеродистой стали, а также соответствующие им стадии деформирования образца (рис. 2.2).

От начала нагружения до определенного значения растягивающей силы имеет место прямая пропорциональная зависимость между силой и удлинением образца. Эта зависимость выражается на диаграмме прямой ОА. На этой стадии растяжения справедлив закон Гука. Обозначим силу, при которой закон пропорциональности прекращает свое действие, через Р_пц. Этому значению силы на диаграмме соответствует точка А. Напряжение, вызванное силой Р_пц, называется пределом пропорциональности и вычисляется по формуле: s_пц = Р_пц/F_.

Пределом пропорциональностиs_пц называется напряжение, после которого нарушается закон Гука. Для Ст3 s_пц » 200 МПа.

Деформация называется упругой, если она полностью исчезает после разгрузки. Постепенно повышая нагрузку, будем проводить полную разгрузку образца. Пока сила Р не достигнет определенной величины, вызванные ею деформации будут исчезать при разгрузке. Процесс разгружения при этом изобразится той же линией, что и нагружение. Обозначим через Р_у наибольшее значение силы, при котором образец еще не дает при разгрузке остаточной деформации. Этому значению на диаграмме соответствует точка В, а упругой стадии растяжения образца — участок ОВ.

Наибольшее напряжение, до которого остаточная деформация образца не обнаруживается при разгрузке, называется пределом упругости s_у = Р_у /F_{. Обычно за предел упругости принимают напряжение, при котором остаточная деформация достигает 0,001¸0,005 %. При этом предел упругости обозначается через s_0,001 или s_0,005. Для Ст3 s_у » 210 МПа.}

Далее кривая плавно поднимается до точки C, где наблюдается переход к горизонтальному участку CD, называемому площадкой текучести. На этой стадии удлинение образца растет при постоянном значении растягивающей силы, обозначаемой Р_т. Такой процесс деформации называется текучестью материала.

Пределом текучестиназывается наименьшее напряжение, при котором деформация образца происходит при постоянном растягивающем усилии, s_т = Р_т /F_{. Для Ст3 s_т = 240 МПа.}

После стадии текучести материал вновь приобретает способность увеличивать сопротивление дальнейшей деформации. Этому процессу соответствует восходящий участок DE диаграммы, называемый участком упрочнения. Точка E соответствует наибольшему усилию Р_max, которое может воспринять образец.

Напряжение, соответствующее максимальной силе Р_max, называется временным сопротивлением или пределом прочности s_в = Р_max /F_{. Для Ст3 s_В » 400 МПа.}

После достижения усилия Р_max деформация происходит на небольшой длине образца. Это ведет к образованию местного сужения в виде шейки и к падению силы Р, не смотря на то, что напряжение в сечении шейки непрерывно растет.

Обозначив через Р_к величину растягивающей силы в момент разрыва, получим:

. (2.1)

Если в процессе растяжения дойти до некоторой точки М, напряжение для которой выше предела упругости, а затем начать разгрузку, то линия разгрузки будет выражаться прямой MN, параллельной начальному участку диаграммы OB. При полном снятии нагрузки в образце сохраняется остаточная деформация Dl_ост. Полная деформация испытываемого образца состоит из двух частей:

где Dl_упр — упругая деформация, исчезающая после снятия нагрузки; Dl_ост — остаточная деформация.

После испытания образца определяют относительное остаточное удлинение при разрыве:

и относительное остаточное сужение в шейке:

где l_К и F_К — длина образца и площадь поперечного сечения в шейке после разрыва. Величины d и y являются характеристиками пластичности материала. Для Ст3 d = 21¸27 %; y = 60¸70 %.

Разделив нагрузку P на начальную площадь поперечного сечения F_{, а абсолютное удлинение Dl на расчетную длину образца l_{, получим так называемую диаграмму напряжений в координатах s-e (рис. 2.3), вид которой совпадает с диаграммой растяжения. Из диаграммы видно, что:}}

, (Закон Гука)

где Е — модуль продольной упругости (модуль упругости первого рода, модуль Юнга).

Если в ходе испытания измерять поперечную деформацию e¢ и следить за изменением отношения e¢/e, то можно обнаружить, что в зоне малых упругих деформаций это отношение останется практически постоянным. Величину

называют коэффициентом поперечной деформации или коэффициентом Пуассона. Величины Е и m характеризуют упругие свойства материалов, поэтому их называют упругими постоянными. Для Ст3 Е = 2×10 5 МПа; m = 0,3.

Нисходящий участок ЕК диаграммы напряжений носит условный характер, поскольку площадь поперечного сечения образца непрерывно уменьшается после образования шейки. Деля величину силы на действительную площадь поперечного сечения образца F_i, можно построить истинную диаграмму напряжений. Истинное сопротивление в момент разрыва определяется

Дата добавления: 2015-06-28 ; Просмотров: 5553 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Углеродистая сталь марки Ст3сп по ГОСТ 380

Углеродистая спокойная сталь обыкновенного качества марки Ст3сп (Ст3сп5) выпускается по ГОСТ 380 «СТАЛЬ углеродистая обыкновенного качества. Марки».

Сталь Ст3сп (Ст3сп5) используется при изготовлении горячекатаного сортового, фасонного (уголки, двутавры, швеллеры), листового, широкополосного универсального проката, холоднокатаного тонколистового проката и гнутых профилей, предназначенных для строительных стальных конструкций со сварными и другими соединениями, а также слитков, блюмов, слябов, сутунки, заготовки катаной и непрерывнолитой, труб, поковок и штамповок, лент, проволоки, метизов и др.

Химический состав

Химический состав стали Ст3сп по плавочному анализу ковшовой пробы должен соответствовать нормам, приведенным в табл. 1 (табл. 1-2 ГОСТ 380-2005).

Химический состав стали Ст3сп по плавочному анализу ковшовой пробы

Массовая доля, %			Массовая доля элемента, %, не более
углерода	марганца	кремния	серы	фосфора	хрома	никеля	меди	мышьяка	азота
0,14-0,22	0,40-0,65	0,15-0,30	0,050	0,040	0,30			0,08	0,010
Предельные отклонения по массовой доле элементов, %
+0,03 −0,02	+0,05 −0,03	+0,03 −0,02	+0,005		—				+0,002

Допускается снижение нижнего предела массовой доли марганца на 0,10 % для тонколистового проката и толстолистового проката толщиной до 10 мм при условии обеспечения требуемого уровня механических свойств (п. 4.2 ГОСТ 380-2005).
Допускается снижение нижнего предела массовой доли марганца до 0,25 %, а нижний предел массовой доли углерода не нормируется, если плавка предназначена для изготовления сортового и фасонного проката (кроме поставляемого для судостроения и вагоностроения), при условии обеспечения требуемого уровня механических свойств (п. 4.2 ГОСТ 380-2005).
Допускается увеличение массовой доли меди до 0,40 %, хрома и никеля — до 0,35 % каждого, в стали, изготовленной скрап-процессом, при этом массовая доля углерода должна быть не более 0,20 % (п. 4.4 ГОСТ 380-2005).
Допускается увеличение массовой доли азота до 0,012 % при выплавке стали в электропечах и до 0,013 %, при условии снижения нормы массовой доли фосфора не менее чем на 0,005 % при каждом повышении массовой доли азота на 0,001 % (п. 4.6 ГОСТ 380-2005).

Методы отбора проб для определения химического состава стали — по ГОСТ 7565, химический анализ стали — по ГОСТ 12359, ГОСТ 17745, ГОСТ 18895, ГОСТ 22536. 0- ГОСТ 22536.11, ГОСТ 27809, ГОСТ 28033 или другими методами, утвержденными в установленном порядке и обеспечивающими необходимую точность.

Определение массовой доли хрома, никеля, меди, мышьяка, азота и кремния допускается не проводить при условии гарантии обеспечения норм изготовителем (п. 5.3 ГОСТ 380-2005).

Механические свойства

Механические свойства сортового и фасонного проката из стали Ст3сп (Ст3сп5) при растяжении, ударная вязкость, а также условия испытаний на изгиб должны соответствовать требованиям табл.2 (табл. 2-3 ГОСТ 535).

Механические свойства проката из стали Ст3сп (Ст3сп5)

Механические свойства сортового и фасонного проката
Толщина,мм	Механические характеристики			Изгиб до параллель-ности сторон ( а — толщина образца, d — диаметр оправки)	Ударная вязкость KCU , Дж/см² (кгс·м/см²)			Ударная вязкость KCV , Дж/см² (кгс·м/см²)
	Предел текучести σ т, МПа (кгс/мм²)	Временное сопротив-ление σ_в, МПа (кгс/мм²)	Относи-тельное удли-нение δ₅, %		при температуре, °С		после механи-ческого старения	при температуре, °С
	Предел текучести σ т, МПа (кгс/мм²)	Временное сопротив-ление σ_в, МПа (кгс/мм²)	Относи-тельное удли-нение δ₅, %		+20	−20	после механи-ческого старения	+20
	не менее				не менее
До 5 включ.	255 (26)	380-490 (39-50)	26	d = a	—
Св. 5 до 10 включ.	255 (26)	380-490 (39-50)			108 (11)	49 (5)	49 (5)	34 (3,5)
Св. 10 до 20 включ.	245 (25)	370-480 (38-49)			—
Св. 20 до 40 включ.	235 (24)		25	d = 2 a
Св. 40 до 100 включ.	225 (23)		23
Св. 100	205 (21)		23

По согласованию изготовителя с потребителем допускается снижение предела текучести на 10 Н/мм² (1 кгс/мм²) для фасонного проката толщиной свыше 20 мм.
По согласованию изготовителя с потребителем допускается снижение относительного удлинения на 1 % (абс.) для фасонного проката всех толщин.
Допускается превышение верхнего предела временного сопротивления на 49,0 Н/мм² (5 кгс/мм²), а по согласованию с потребителем — без ограничения верхнего предела временного сопротивления при условии выполнения остальных норм. По требованию потребителя превышение верхнего предела временного сопротивления не допускается.
Допускается снижение величины ударной вязкости на одном образце на 30 %, при этом среднее значение должно быть не ниже норм, указанных в настоящей таблице

Приемка, маркировка, упаковка, транспортирование и хранение

Приемку, маркировку, упаковку, транспортирование и хранение металлопродукции из стали Ст3 ведут в соответствии с требованиями ГОСТ 7566.

Маркировку проката из стали Ст3сп проводят несмываемой краской красного цвета (п. 6.1 ГОСТ 380-2005).

Аналоги стали марки Ст3сп

Углеродистой спокойной стали обычного качества марки Ст3сп по ГОСТ 380-2005 соответствуют стали следующих марок:

С255 по ГОСТ 27772 (прил. 1 ГОСТ 27772-88)
ВСт3сп5-1 по ТУ 14-1-3023–80 и 18сп по ГОСТ 23570–79 (табл. 51б прил. 1 СНиП II -23-81)
Е 235-C (Fe 360-C) по ISO 630:1995 (прил. А ГОСТ 380-2005)

Мы изготавливаем следующие типовые металлоизделия:

Лестницы маршевые, площадки, лестницы стремянки и их ограждения по серии 1. 450.3-7.94.2:

Лестницы маршевые, площадки, лестницы стремянки и их ограждения по серии 1.450.3-3.2:

Стальные лестницы-стремянки для колодцев по:

Если Вас заинтересовали наши металлоконструкции,
Вы можете отправить нам сообщение,
заполнив следующую форму:

Модуль упругости разных материалов, включая сталь

Перед тем, как использовать какой-либо материал в строительных работах, следует ознакомиться с его физическими характеристиками для того, чтобы знать как с ним обращаться, какое механическое воздействие будет для него приемлемым, и так далее. Одной из важных характеристик, на которые очень часто обращают внимание, является модуль упругости.

Ниже рассмотрим само понятие, а также эту величину по отношению к одному из самых популярных в строительстве и ремонтных работах материалу — стали. Также будут рассмотрены эти показатели у других материалов, ради примера.

Модуль упругости — что это?

Модулем упругости какого-либо материала называют совокупность физических величин, которые характеризуют способность какого-либо твёрдого тела упруго деформироваться в условиях приложения к нему силы. Выражается она буквой Е. Так она будет упомянута во всех таблицах, которые будут идти далее в статье.

Невозможно утверждать, что существует только один способ выявления значения упругости. Различные подходы к изучению этой величины привели к тому, что существует сразу несколько разных подходов. Ниже будут приведены три основных способа расчёта показателей этой характеристики для разных материалов:

Модуль Юнга (Е) описывает сопротивление материала любому растяжению или сжатию при упругой деформации. Определяется вариант Юнга отношением напряжения к деформации сжатия. Обычно именно его называют просто модулем упругости.
Модуль сдвига (G), называемый также модулем жёсткости. Этот способ выявляет способность материала оказывать сопротивление любому изменению формы, но в условиях сохранения им своей нормы. Модуль сдвига выражается отношением напряжения сдвига к деформации сдвига, которая определяется в виде изменения прямого угла между имеющимися плоскостями, подвергающимися воздействию касательных напряжений. Модуль сдвига, кстати, является одной из составляющих такого явления, как вязкость.
Модуль объёмной упругости (К), которые также именуется модулем объёмного сжатия. Данный вариант обозначает способность объекта из какого-либо материала изменять свой объём в случае воздействия на него всестороннего нормального напряжения, являющимся одинаковым по всем своим направлениям. Выражается этот вариант отношением величины объёмного напряжения к величине относительного объёмного сжатия.
Существуют также и другие показатели упругости, которые измеряются в других величинах и выражаются другими отношениями. Другими ещё очень известными и популярными вариантами показателей упругости являются параметры Ламе или же коэффициент Пуассона.

Таблица показателей упругости материалов

Перед тем, как перейти непосредственно к этой характеристике стали, рассмотрим для начала, в качестве примера и дополнительной информации, таблицу, содержащую данные об этой величине по отношению к другим материалам. 2.

Данная информация поможет разобраться с самим понятием модуля упругости, а также ознакомиться с основными значения данной характеристики для стали, стальных изделий, а также для нескольких других материалов.

Следует помнить, что показатели модуля упругости разные для различных сплавов стали и для различных стальных конструкций, которые содержат в своём составе и другие соединения. Но даже в таких условиях, можно заметить тот факт, что различаются показатели ненамного. Величина модуля упругости стали практически зависит от структуры. а также от содержания углерода. Способ горячей или холодной обработки стали также не может сильно повлиять на этот показатель.

Сталь ст3 — характеристика, свойства, применение

В качестве заменителя стали ст3 применяют сталь ВСт3сп.
Твердость материала ст.3: HB 10 -1 = 131 МПа
Свариваемость ст 3: без ограничений
Флокеночувствительность стали ст.3: не чувствительна
Склонность к отпускной хрупкости: не склонна

Технологические свойства стали марки ст3

Качество конструкционной стали определяется коррозионной стойкостью, механическими свойствами и свариваемостью. По своим механическим характеристикам стали делят на группы: сталь обычной, повышенной и высокой прочности.

Основой структуры стали является феррит. Он является малопрочным и пластичным, цементит напротив, хрупок и тверд, а перлит обладает промежуточными свойствами. Свойства феррита не позволяют применять его в строительных конструкциях в чистом виде. Для повышения прочности феррита сталь насыщают углеродом (стали обычной прочности, малоуглеродистые), легируют добавками хрома, никеля, кремния, марганца и других элементов (низколегированные стали с высоким коэффициентом прочности) и легируют с дополнительным термическим упрочнением ( высокопрочные стали)

К вредным примесям относятся фосфор и сера. Фосфор образует раствор с ферритом, таким образом снижает пластичность металла при высоких температурах и повышает хрупкость при низких. Образование сернистого железа при избытке серы приводит к красноломкости металла. В составе стали ст3 допускается не более 0,05% серы и 0,04 % фосфора.

При температурах, недостаточных для образования ферритной структуры возможно выделение углерода и его скопления между зернами и возле дефектов кристаллической решетки. Такие изменения в структуре стали понижают сопротивление хрупкому разрушению, повышают предел текучести и временного сопротивления. Это явление называют старением, в связи с длительностью процесса структурных изменений. Старение ускоряется при наличии колебаний температуры и механических воздействиях. Насыщенные газами и загрязненные стали подвержены старению в наибольшей степени.

Конструкционные стали производят мартеновским и конвертерным способами. Качество и механические свойства сталей кислородно-конвертерного и мартеновского производства практически не отличаются, но кислородно-конвертерный способ проще и дешевле.

По степени раскисления различают спокойные, полуспокойные и кипящие стали. Кипящие стали — нераскисленные. При разливке в изложницы они кипят и насыщаются газами. Для повышения качества малоуглеродистых сталей используют раскислители — добавки кремния (0,12 — 0,3%) или алюминия (до 0,1 %). Раскислители связывают свободный кислород, а образующиеся при этом алюминаты и силикаты увеличивают количество очагов кристаллизации, способствуя образованию мелкозернистой структуры. Раскисленные стали называют спокойными, т.к. они не кипят при разливке. Спокойные стали более однородны, менее хрупкие, лучше свариваются и хорошо противостоят динамическим нагрузкам. Их применяют при изготовлении ответственных конструкций. Ограничивает применение спокойной стали высокая стоимость и по технико-экономическим соображениям наиболее распространенным конструкционным материалом является полуспокойная сталь. Для раскисления полуспокойной стали используется меньшее количество раскислителя, преимущественно кремния. По качеству и цене полуспокойные стали занимают промежуточное положение между кипящими и спокойными.

Из группы малоуглеродистых сталей обычной мощности (ГОСТ 380-71, с изм.) для строительных конструкций применяют сталь марок Ст3 и Ст3Гпс. Сталь ст3 производится спокойной, полуспокойной и кипящей.

В зависимости от эксплуатационных требований и вида конструкций, сталь должна отвечать требованиям ГОСТ 380-71. Углеродистая сталь подразделяется на 6 категорий. При поставке стали марок ВСт3Гпс и ВСт3 всех категорий требуется гарантированный химический состав, относительное удлинение, предел текучести, временное сопротивление, изгиб в холодном состоянии.

Требования ударной вязкости различаются по категориям.

По ГОСТ 23570-79 устанавливаются более строгий контроль качества стали и ограничения содержания мышьяка и азота. Обозначение марки включает процентное содержание углерода ( в сотых долях процента), степень раскисления и буква Г для марганцовистых сталей.

Марка: Ст3сп — она же Ст3 или Ст.3 ! поскольку в случае если тип стали (сп — спокойная, пс- полуспокойная, кп — кипящая) не пишется после Ст3, то под сталью Ст3 понимается именно Ст3сп

Класс: Сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества
Использование в промышленности: несущие элементы сварных и несварных конструкций и деталей, работающих при положительных температурах

Зарубежные аналоги марки стали Ст3сп

США	A284Gr. D, A57036, A573Gr.58, A611Gr.C, GradeC, K01804, K02001, K02301, K02502, K02601, K02701, K02702, M1017
Германия	1.0038, 1.0116, DC03, Fe360B, Fe360D1, RSt37-2, RSt37-3, S235J0, S235J2G3, S235JR, S235JRG2, St37-2, St37-3, St37-3G
Япония	SS330, SS34, SS400
Франция	E24-2, E24-2NE, E24-3, E24-4, S235J0, S235J2G3, S235J2G4, S235JRG2
Англия	1449-2723CR, 1449-3723CR, 3723HR, 40B, 40C, 40D, 4360-40B, 4360-40D, 4449-250, 722M24, Fe360BFU, Fe360D1FF, HFS3, HFS4, HFW3, HFW4, S235J2G3, S235JR, S235JRG2
Евросоюз	Fe37-3FN, Fe37-3FU, Fe37B1FN, Fe37B1FU, Fe37B3FN, Fe37B3FU, S235, S235J0, S235J2G3, S235JR, S235JRG2
Италия	Fe360B, Fe360BFN, Fe360C, Fe360CFN, Fe360D, Fe360DFF, Fe37-2, S235J0, S235J2G3, S235J2G4, S235JRG2
Бельгия	FE360BFN, FE360BFU, FED1FF
Испания	AE235BFN, AE235BFU, AE235D, Fe360BFN, Fe360BFU, Fe360D1FF, S235J2G3, S235JRG2
Китай	Q235, Q235A, Q235A-B, Q235A-Z, Q235B, Q235B-Z, Q235C
Швеция	1312, 1313
Болгария	BSt3ps, BSt3sp, Ew-08AA, S235J2G3, S235JRG2, WSt3ps, WSt3sp
Венгрия	Fe235BFN, Fe235D, S235J2G3, S235JRG2
Польша	St3S, St3SX, St3V, St3W
Румыния	OL37. 1, OL37.2, OL37.4
Чехия	11375, 11378
Финляндия	FORM300H, RACOLD03F, RACOLD215S
Австрия	RSt360B

Механические свойства стали Ст3сп при Т=20 o С
Прокат	Размер	Напр.	σ_в(МПа)	s _T (МПа)	δ₅ (%)	ψ %	KCU (кДж / м 2 )
Сталь горячекатан.	20 — 40	380-490	25

Особенности стали Сс3сп и электрошлаковая сварка: углеродистые стали — самый распространенный конструкционный материал. По объему применения стали этого класса превосходят все остальные. К углеродистым относятся стали с содержанием 0,1-0,7% С, при содержании остальных элементов не более: 0,8% Мn, 0,4% Si, 0,05% Р, 0,05% S, 0,5% Си, 0,3% Сг, 0,3% Ni. В табл. 9.1 приведен химический состав и механические свойства сталей, нашедших применение при изготовлении сварных конструкций с использованием электрошлаковой сварки.

По способу производства различают мартеновскую и конвертерную стали, по степени раскисления (в порядке возрастания) кипящую, полуспокойную и спокойную.

Спокойные углеродистые стали поступают в промышленность в виде отливок и поковок по ГОСТ 977-75, в виде горячекатаной стали обыкновенного качества по ГОСТ 380-71, качественных конструкционных горячекатаных сортовых сталей по ГОСТ 1050-74. Главным отличительным признаком этих сталей является содержание в них углерода.

Прочностные характеристики углеродистых сталей повышаются с увеличением содержания углерода, при этом их свариваемость ухудшается, так как возрастает опасность образования горячих трещин в шве. При содержании свыше 0,5% С стали практически не свариваются электрошлаковой сваркой без специальных приемов.

Чувствительность к горячим трещинам в шве возрастает с увеличением жесткости свариваемых конструкций. Предварительный и сопутствующий подогрев могут существенно снизить опасность появления трещин даже при сварке жестких стыков (например, на участке замыкания кольцевого шва). Одним из радикальных средств по предотвращению горячих трещин служит снижение скорости подачи электродной проволоки.

Углеродистые стали в настоящее время сваривают проволочными электродами, электродами большого сечения или плавящимися мундштуками. Наиболее широко применяют проволочные электроды и плавящиеся мундштуки.

Наиболее целесообразный путь повышения прочности металла шва заключается в увеличении содержания марганца, поскольку это не сопровождается снижением технологической прочности металла шва. Марганец увеличивает склонность металла к закалке и упрочняет феррит. Так, при легировании металла шва 1,5% Мn (0,12-0,14% С) достигаются те же прочностные характеристики, что и при 0,22-0,24% С (0,5-0,7% Мn). Металл шва в первом случае обладает большей стойкостью против кристаллизационных трещин и против перехода в хрупкое состояние. Положительное влияние на прочность оказывают также небольшие добавки в металл шва никеля, хрома и других легирующих элементов.

Для электрошлаковой сварки углеродистых сталей чаще всего используют флюс АН-8 и сварочные проволоки марок Св-08, Св-08А, Св-08 ГА, Св-08Г2С, Св-10Г2 (ГОСТ 2246-70). Так, при

сварке сталей 15, 15Л, Ст2 равнопрочные соединения могут быть получены при использовании проволок Св-08 и Св-08А. При сварке низкоуглеродистой стали СтЗ применяют проволоку Св-08ГС.

Модуль упругости разных материалов, включая сталь

Модуль упругости — что это?

Модуль Юнга (Е) описывает сопротивление материала любому растяжению или сжатию при упругой деформации. Определяется вариант Юнга отношением напряжения к деформации сжатия. Обычно именно его называют просто модулем упругости.
Модуль сдвига (G), называемый также модулем жёсткости. Этот способ выявляет способность материала оказывать сопротивление любому изменению формы, но в условиях сохранения им своей нормы. Модуль сдвига выражается отношением напряжения сдвига к деформации сдвига, которая определяется в виде изменения прямого угла между имеющимися плоскостями, подвергающимися воздействию касательных напряжений. Модуль сдвига, кстати, является одной из составляющих такого явления, как вязкость.
Модуль объёмной упругости (К), которые также именуется модулем объёмного сжатия. Данный вариант обозначает способность объекта из какого-либо материала изменять свой объём в случае воздействия на него всестороннего нормального напряжения, являющимся одинаковым по всем своим направлениям. Выражается этот вариант отношением величины объёмного напряжения к величине относительного объёмного сжатия.
Существуют также и другие показатели упругости, которые измеряются в других величинах и выражаются другими отношениями. Другими ещё очень известными и популярными вариантами показателей упругости являются параметры Ламе или же коэффициент Пуассона.

Таблица показателей упругости материалов

Модуль упругости различных материалов

Как можно заметить из представленной выше таблицы, это значение является разным для разных материалов, к тому же показателя разнятся, если учитывать тот или иной вариант вычисления этого показателя. Каждый волен выбирать именно тот вариант изучения показателей, который больше подойдёт ему. Предпочтительнее, возможно, считать модуль Юнга, так как он чаще применяется именно для характеристики того или иного материала в этом отношении.

После того как мы кратко ознакомились с данными этой характеристики других материалов, перейдём непосредственно к характеристике отдельно стали.

Для начала обратимся к сухим цифрам и выведем различные показатели этой характеристики для разных видов сталей и стальных конструкций:

Модуль упругости (Е) для литья, горячекатанной арматуры из сталей марок, именуемых Ст.

Сталь Ст3 — Металлургическая компания

Зарубежные аналоги марки стали Ст3
США	A284Gr.D, A57036, A573Gr.58, A611Gr.C, GradeC, K01804, K02001, K02301, K02502, K02601, K02701, K02702, M1017
Германия	1.0038, 1.0116, DC03, Fe360B, Fe360D1, RSt37-2, RSt37-3, S235J0, S235J2G3, S235JR, S235JRG2, St37-2, St37-3, St37-3G
Япония	SS330, SS34, SS400
Франция	E24-2, E24-2NE, E24-3, E24-4, S235J0, S235J2G3, S235J2G4, S235JRG2
Англия	1449-2723CR, 1449-3723CR, 3723HR, 40B, 40C, 40D, 4360-40B, 4360-40D, 4449-250, 722M24, Fe360BFU, Fe360D1FF, HFS3, HFS4, HFW3, HFW4, S235J2G3, S235JR, S235JRG2
Евросоюз	Fe37-3FN, Fe37-3FU, Fe37B1FN, Fe37B1FU, Fe37B3FN, Fe37B3FU, S235, S235J0, S235J2G3, S235JR, S235JRG2
Италия	Fe360B, Fe360BFN, Fe360C, Fe360CFN, Fe360D, Fe360DFF, Fe37-2, S235J0, S235J2G3, S235J2G4, S235JRG2
Бельгия	FE360BFN, FE360BFU, FED1FF
Испания	AE235BFN, AE235BFU, AE235D, Fe360BFN, Fe360BFU, Fe360D1FF, S235J2G3, S235JRG2
Китай	Q235, Q235A, Q235A-B, Q235A-Z, Q235B, Q235B-Z, Q235C
Швеция	1312, 1313
Болгария	BSt3ps, BSt3sp, Ew-08AA, S235J2G3, S235JRG2, WSt3ps, WSt3sp
Венгрия	Fe235BFN, Fe235D, S235J2G3, S235JRG2
Польша	St3S, St3SX, St3V, St3W
Румыния	OL37.1, OL37.2, OL37.4
Чехия	11375, 11378
Финляндия	FORM300H, RACOLD03F, RACOLD215S
Австрия	RSt360B

СТАЛЬ СТ3 (Ст3сп) — характеристика, физические свойства, применение, твердость

Сталь представляет собой сплав из железа, углерода и легирующих элементов. Последние добавляют для того, чтобы придать материалу необходимые характеристики. Данный тип относится к углеродистой конструкционной. Имеет обыкновенное качество. Нашла широкое применение в различных сферах промышленности. Большинство несущих строительных конструкций изготовлены именно из данного материала. Также применяется при изготовлении профилей, листов, труб и иного металлопроката.

Химический состав стали СТ3

Для стали Ст3 характерна высокая пластичность и наличие минимального количества легирующих добавок. Это дает возможность сплаву приобрести максимальную популярность среди остальных подобных представителей. Характеризуется широкой областью применения в строительстве. Практически невозможно найти хоть один возводимый объект во время работ на котором не использовалась данная сталь.

Сплав состоит из следующих элементов:

доля железа составляет 97 процентов;
от 0,14 до 0,22 процента – углерод;
по 0,3 процента никеля, меди и хрома;
от 0,05 до 0,17 процента кремния;
от 0,4 до 0,65 процента марганца;
до 0,05 процента серы;
0,087 процента мышьяка;
не более 0,04 процента фосфора.

Каждый из составляющих элементов отвечает за свою область. От углерода зависит прочность, твердость, пластичность, способность к свариваемости. Фосфор и сера выступают в качестве вредных примесей. Никель, марганец, медь, хром являются легирующими элементами, которые влияют на технические характеристики сплава.

Физические свойства стали 3 (СТ3)

T	E 10-5	a106	l	r	C	R 109
Град	МПа	1/Град	Вт/(м·град)	кг/м3	Дж/(кг·град)	Ом·м
20	2.13
100	2.08
200	2.02
300	1.95
400	1.87
500	1.76
600	1.67
700	1.53

Технологические свойства стали 3 (СТ3)

Свариваемость:

без ограничений.

Флокеночувствительность:

не чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости:

не склонна.

Обозначения:

Механические свойства стали 3 (СТ3):
	sв	— Предел кратковременной прочности, [МПа]
	sT	— Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
	d5	— Относительное удлинение при разрыве, [ % ]
	y	— Относительное сужение, [ % ]
	KCU	— Ударная вязкость, [ кДж / м2]
	HB	— Твердость по Бринеллю

Физические свойства стали 3 (СТ3):
	T	— Температура, при которой получены данные свойства, [Град]
	E	— Модуль упругости первого рода , [МПа]
	a	— Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o — T ) , [1/Град]
	l	— Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)]
	r	— Плотность материала , [кг/м3]
	C	— Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o — T ), [Дж/(кг·град)]
	R	— Удельное электросопротивление, [Ом·м]

Свариваемость стали 3 (СТ3):
без ограничений	— сварка производится без подогрева и без последующей термообработки
ограниченно свариваемая	— сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке
трудно свариваемая	— для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки — отжиг

Разновидности

Классификация проводится по степени раскисления. Раскисление представляет собой процесс, в результате которого из сплава удаляются посторонние примеси в виде углерода. Его наличие снижает полезные свойства материала.

В зависимости от степени раскисления выделяют следующие разновидности сплавов:

«сп» — спокойная;
«пс» — полуспокойная;
«кп» — кипящая.

Аббревиатура Ст3 обозначает сталь с процентным содержание углерода, равным трем. В зависимости от его количества в сплаве увеличивается либо уменьшается данная цифра.

Применение

Из первоначальных заготовок, которые отливаются из стали данной марки изготавливаются следующие изделия:

мостовые краны;
трубопроводная арматура;
кузова автомобилей;
емкости для воды;
корпуса судов.

Сталь марки Ст3 применяется при изготовлении деталей, которые должны обладать повышенной прочностью и устойчивостью к коррозии.

Углеродистая сталь марки ст3сп — обыкновенного качества

Заменители
Иностранные аналоги
Расшифровка стали Ст3сп
Вид поставки
Характеристики, применение и назначение
Температура критических точек, °C
Химический состав, % (ГОСТ 380-94)
Химический состав, % (ГОСТ 380-2005)
Нормируемые показатели стали Ст3сп по категориям проката (ГОСТ 535-2005)
Параметры применения электросварных прямошовных труб из стали Ст3сп (ГОСТ 32569-2013)
Параметры применения электросварных спиральношовных труб из стали Ст3сп (ГОСТ 32569-2013)
Применение стали Ст3сп для крепежных деталей(ГОСТ 32569-2013)
Условия применения стали Ст3сп для корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок (штамповок) (ГОСТ 33260-2015)
Стойкость конструкционных материалов против щелевой эрозии (ГОСТ 33260-2015)
Механические свойства проката при растяжении, а также условия испытаний на изгиб в холодном состоянии (ГОСТ 535-2005)
Ударная вязкость проката (ГОСТ 535-2005)
Механические свойства проката
Механические свойства поковок
Ударная вязкость KCU (ГОСТ 380-94)
Механические свойства при повышенных температурах
Предел выносливости
Технологические свойства
Сварка
Сварочные материалы для электродуговой сварки
Сварочные материалы для сварки в защитных газах
Сварочные материалы для сварки под флюсом
Сварочные материалы для сварки стали ст3сп с другими сталями
Температура предварительного и сопутствующего подогрева и отпуска при сварке конструкций из стали ст3сп
Рекомендуемые режимы сварки при исправлении дефектов сварных швов
Режимы электродуговой сварки образцов и изделий
Режимы аргонодуговой сварки образцов для входного контроля сварочных материалов
Коэффициент линейного расширения α*10⁶, К^-1
Модуль Юнга (нормальной упругости) Е, ГПа
Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К)
Узнать еще

Заменители

Сталь СтЗпс,
Сталь С245

Иностранные аналоги

Европа EN 10027-1 (EN 10027-2)	S235JR (1.0038)
Германи DIN	RSt37-2, USt37-2
США (AISI, ASTM)	A238/C
Франция (AFNOR)	E 24-2
Великобритания BS	40B
Чехия (CSN)	11375
Польша PN/H	St3SV, St3SJ, St3S4U

к содержанию ↑

Расшифровка стали Ст3сп

Буквы «В» обозначает, что данная сталь, поставляемая по механическим свойствам и с отдельными требованиями по химическому составу,
Буквы «Ст» обозначает «Сталь»,
цифра 3 обозначает условный номер марки в зависимости от химического состава,
буквы «сп» — спокойная (степень раскисления стали),
Если после буквы «сп» следует цифра, то она обозначает категорию. Если цифры нет, то категория стали 1. В зависимости от категории сталь имеет различные нормируемые показатели (см. ниже).

к содержанию ↑

Вид поставки

Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 535-88, ГОСТ 2879-88, ГОСТ 19771-93, ГОСТ 19772-93, ГОСТ 8278-83, ГОСТ 8281-80, ГОСТ 8282-83, ГОСТ 8283-93, ГОСТ 380-94, ГОСТ 8509-93, ГОСТ 8510-86, ГОСТ 8239-89.
Лист толстый ГОСТ 19903-74.
Лист тонкий ГОСТ 19903-74.
Лента ГОСТ 503-81, ГОСТ 6009-74.
Полоса ГОСТ 103-76, ГОСТ 82-70, ГОСТ 535-88.
Поковки и кованые заготовки ГОСТ 8479-70.
Трубы ГОСТ 8734-75, ГОСТ 10706-76, ГОСТ 10705-80.

Характеристики, применение и назначение

Сталь Ст3сп относится к конструкционным углеродистым сталям обыкновенного качества общего назначения и применяется для изготовления следующих деталей и конструкций:

Несущие элементы сварных и несварных конструкций и деталей, работающих при положительных температурах.
Фасонный и листовой прокат (5-й категории) — для несущих элементов сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках:
- при толщине проката до 25 мм в интервале температур от -40 до +425 °C;
- при толщине проката свыше 25 мм в интервале от -20 до +425 °C при условии поставки с гарантируемой свариваемостью.

По международному стандарту ИСО 630:1995 сталь Ст3сп обозначается Е 235-С (Fe 360-C)

Ст.3 является широко распространенной сталью в нефтяной, нефтехимической и нефтегазовой промышленности. Из стали этой марки можно изготавливать сварные и штампованные изделия:

рамы,
каркасы
салазки тяжелого нефтепромыслового оборудования
основания (блоки)
детали буровых и эксплуатационных вышек и мачт
тормозные ленты
шкивы
кулачковые соединительные муфты буровых установок
ключи
заглушки
крышки грязевых насосов
стойки
кронштейны
корпуса редукторов
станины буровых установок и т.д.

к содержанию ↑

Температура критических точек, °C

Ас₁	Ас₃	Аr₃	Аr₁
735	850	835	680

Химический состав, % (ГОСТ 380-94)

C	Mn	Si	P	S	Cr	Ni	Cu	As
C	Mn	Si	не более
0,14-0,22	0,40-0,65	0,12-0,30	0,04	0,05	0,30	0,30	0,30	0,08

к содержанию ↑

Химический состав, % (ГОСТ 380-2005)

Марка стали	Массовая доля химических элементов
Марка стали	углерода	марганца	кремния
Ст3сп	0,14-0,22	0,40-0,65	0,15-0,30

ПРИМЕЧАНИЕ.

Массовая доля хрома, никеля и меди в стали Ст3сп, должна быть не более 0,30% каждого.
Массовая доля серы в стали Ст3сп, должна быть не более 0,050%, фосфора — не более 0,040%.
Массовая доля азота в стали должна быть не более:
- выплавленной в электропечах — 0,012%;
- мартеновской и конвертерной — 0,010%.
Массовая доля мышьяка должна быть не более 0,080%.

к содержанию ↑

Нормируемые показатели стали Ст3сп по категориям проката (ГОСТ 535-2005)

Катег- ория	Химич- еский состав	Времен- ное сопротив- ление σ_в	Предел текуче- сти σ_т	Относи- тельное удли- нение δ₅	Изгиб в холо- дном сос- тоянии	Ударная вязкость
						KCU			KCV
						При темпе- ратуре, °C		После механи- ческого старения	При темпе- ратуре, °C
						+ 20	-20	После механи- ческого старения	+ 20	-20
1	—	+	+	+	+	—	—	—	—	—
2	+	+	+	+	+	—	—	—	—	—
3	+	+	+	+	+	+	—	—	—	—
4	+	+	+	+	+	—	+	—	—	—
5	+	+	+	+	+	—	+	+	—	—
6	+	+	+	+	+	—	—	—	+	—
7	+	+	+	+	+	—	—	—	—	+

ПРИМЕЧАНИЕ

Знак «+» означает, что показатель нормируется, знак «-» означает, что показатель не нормируется.
Химический состав стали по плавочному анализу или в готовом прокате — в соответствии с заказом.

к содержанию ↑

Параметры применения электросварных прямошовных труб из стали Ст3сп (ГОСТ 32569-2013)

Марка стали, класс прочности, стандарт или ТУ			СтЗсп5 ГОСТ 380		СтЗсп4-5 ГОСТ 380		СтЗсп4 ГОСТ 380
Технические требования на трубы (стандарт или ТУ)			ГОСТ 10705 группа В	ГОСТ 10706 группа В	ТУ 14-3-377-87	ТУ 14-3-1399-95	ГОСТ 10706 группа В
Номинальный диаметр, мм			10-500	450-1400	200-400	200, 350, 400, 500	400-1400
Виды испытаний и требований (стандарт или ТУ)			ГОСТ 10705	ГОСТ 10706	ТУ 14-3-377-87	ТУ 14-3-1399-95	ГОСТ 10706
Транспортируемая среда (см. обозначения таблицы 5.1)			Среды групп Б, В	Среды группы В Среды группы Б, кроме СУГ	Среды группы В, кроме пара и горячей воды	Все среды, кроме группы А(а) и СУГ	Среды группы Б, кроме СУГ
Расчетные параметры трубопровода	Максимальное давление, МПа		≤1,6	≤2,5	≤1,6
	Максимальная температура, °С		300		200	300	200
	Толщина стенки трубы, мм		—	≤12	—	≤10	—
	Минимальная температура в зависимости от толщины стенки трубы при напряжении в стенке от внутренго давления [σ], °C	более 0,35[σ]	минус 20
		не более 0,35[σ]	минус 40

ПРИМЕЧАНИЕ. Группы сред смотри таблица 5.1 ГОСТ 32569-2013

к содержанию ↑

Параметры применения электросварных спиральношовных труб из стали Ст3сп (ГОСТ 32569-2013)

Марка стали, класс прочности, стандарт или ТУ			СтЗспЗ, СтЗсп2 ГОСТ 380	СтЗсп5 ГОСТ 380
Технические требования на трубы (стандарт или ТУ)			ТУ 14-3-943-80	ТУ 14-3-954-80
Номинальный диаметр, мм			200-500	500-1400
Виды испытаний и требований (стандарт или ТУ)			ТУ 14-3-943-80	ТУ 14-3-954-80 с учетом требований п.2.2.10 ГОСТ 32569-2013
Транспортируемая среда (см. обозначения таблицы 5.1)			Все среды, кроме группы А и СУГ	Все среды, кроме группы А и СУГ
Расчетные параметры трубопровода	Максимальное давление, МПа		≤1,6	≤2,5
	Максимальная температура, °С		200	300
	Толщина стенки трубы, мм		≤6	≤12
	Минимальная температура в зависимости от толщины стенки трубы при напряжении в стенке от внутренго давления [σ], °C	более 0,35[σ]	минус 30	минус 20
		не более 0,35[σ]	—	минус 20

ПРИМЕЧАНИЕ. Группы сред смотри таблица 5.1 ГОСТ 32569-2013

к содержанию ↑

Применение стали Ст3сп для крепежных деталей(ГОСТ 32569-2013)

Марка стали	Технические требования	Допустимые параметры эксплуатации		Назначение
		Температура стенки, °С	Давление среды, МПа (кгс/см²), не более
СтЗсп4 ГОСТ 380	СТП 26.260.2043	От -20 до +300	2,5 (25)	Шпильки, болты, гайки
			10 (100)	Шайбы

к содержанию ↑

Условия применения стали Ст3сп для корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок (штамповок) (ГОСТ 33260-2015)

Материал	НД на поставку	Температура рабочей среды (стенки), °С	Дополнительные указания по применению
Ст3сп ГОСТ 380	Поковки ГОСТ 8479 Сортовой прокат ГОСТ 535, категории 3-5	От -30 до 300	Для сварных узлов арматуры на давление PN≤2,5 МПа (25 кгс/см²)
Ст3сп ГОСТ 380	Лист ГОСТ 14637, категории 3-6	От -20 до 300	Для сварных узлов арматуры на давление PN 5 МПа (50 кгс/см²). Для категорий 4, 5 толщина листа для Ст3сп не более 25 мм; для категории 3 толщина листа не более 40 мм

к содержанию ↑

Стойкость конструкционных материалов против щелевой эрозии (ГОСТ 33260-2015)

Группа стойкости	Балл	Эрозионная стойкость по отношению к стали 12X18h20T	Материал
Нестойкие	6	0,005-0,05	Cтали ВСт3сп3 и ее сварные соединения.

ПРИМЕЧАНИЕ. Коэффициент эрозионной стойкости материала представляет собой отношение скорости эрозионного износа материала к скорости эрозионного износа стали 12Х18Н10Т (принятой за 1).

к содержанию ↑

Механические свойства проката при растяжении, а также условия испытаний на изгиб в холодном состоянии (ГОСТ 535-2005)

Марка стали		Ст3сп
Временное сопротивление σ_в, Н/мм² (кгс/мм²), для проката толщин, мм	до 10 включ.	380-490 (39-50)
	св.10	370-480 (38-49)
Предел текучести σ_т, Н/мм² (кгс/мм²), для проката толщин, мм (не менее)	до 10 включ.	255(26)
	св. 10 до 20 включ.	245(25)
	св. 20 до 40 включ.	235(24)
	св.40 до 100 включ.	225(23)
	св. 100	205(21)
Относительное удлинение δ₅, %, для проката толщин, мм (не менее)	до 20 включ.	26
	св.20 до 40 включ.	25
	св.40	23
Изгиб до параллельности сторон (а — толщина образца, d — диаметр оправки), для проката толщин, мм	до 20 включ.	d = a
	св.20	d = 2a

ПРИМЕЧАНИЕ

По согласованию изготовителя с потребителем допускается:
- снижение предела текучести на 10 Н/мм² (1 кгс/мм²) для фасонного проката толщиной свыше 20 мм;
- снижение относительного удлинения на 1 % (абс.) для фасонного проката всех толщин.
Допускается превышение верхнего предела временного сопротивления на 49,0 Н/мм² (5 кгс/мм²), а по согласованию с потребителем — без ограничения верхнего предела временного сопротивления при условии выполнения остальных норм. По требованию потребителя превышение верхнего предела временного сопротивления не допускается.

к содержанию ↑

Ударная вязкость проката (ГОСТ 535-2005)

Марка стали			Ст3сп
Толщина проката, мм			Св. 5,0 до 10,0 включ.
KCU, Дж/см² (кгс*м/см²), не менее	Тип образца по ГОСТ 9454		2,3
	При температуре, °С	+20	108(11)
		-20	49(5)
	После механического старения		49(5)
KCV, Дж/см² (кгс*м/см²), не менее	Тип образца по ГОСТ 9454		12,13
	При температуре, °С	+20	34(3,5)
		-20	—

ПРИМЕЧАНИЕ

Знак «-» означает, что показатель не нормируется.
Определение ударной вязкости проката круглого сечения проводят начиная с диаметра 12 мм, квадратного — начиная со стороны квадрата 11 мм.
Допускается снижение величины ударной вязкости на одном образце на 30 %, при этом среднее значение должно быть не ниже норм, указанных в настоящей таблице.
Ударную вязкость KCV определяют при толщине проката до 20 мм включительно.

к содержанию ↑

Механические свойства проката

ГОСТ	Состояние поставки	Сечение, мм	σ_0,2, МПа	σ_в, МПа	δ₅(δ₄),%
			не менее
ГОСТ 380-94	Прокат горячекатаный	До 20	245	370-480	26
		Св. 20 до 40	235		25
		Св. 40 до 100	225		23
		Св. 100	205		23
ГОСТ 16523-89(образцыпоперечные)	Лист горячекатаный	До 2,0 вкл.	—	370-480	(20)
		Св. 2,0 до 3,9 вкл.			(22)
	Лист холоднокатаный	До 2,0 вкл.	—	370-480	(22)
		Св. 2,0 до 3,9 вкл.			(24)

к содержанию ↑

Механические свойства поковок

ГОСТ	Термообработка	Сечение, мм	σ_0,2, МПа	σ_в, МПа	δ₅,%	ψ, %	KCU, Дж/см²	Твердость НВ
ГОСТ	Термообработка	Сечение, мм	не менее					Твердость НВ
ГОСТ 8479-70	Нормализация	До 100	175	353	28	55	64	101-143
		100-300	175	353	24	50	59	101-143
		До 100	195	392	26	55	59	111-156
		100-300	195	392	23	50	54	111-156

к содержанию ↑

Ударная вязкость KCU (ГОСТ 380-94)

Вид проката	Направление вырезки образца	Сечение, мм	KCU, Дж/см²
			+20 °C	-20 °C	после механического старения
			не менее
Лист	Поперечное	5-9	78	39	39
		10-25	68	29	29
		26-40	49	—	—
Широкая полоса	Продольное	5-9	98	49	49
		10-25	78	29	29
		26-40	68	—	—
Сортовой и фасонный	То же	5-9	108	49	49
		10-25	98	29	29
		26-40	88	—	—

к содержанию ↑

Механические свойства при повышенных температурах

t_исп, °C	σ_0,2, МПа	σ_в, МПа	δ₅,%	ψ, %	KCU, Дж/см²
Горячекатаная заготовка размерами 140×120 мм
20	220	445	33	59	154
300	205	—	—	—	199
500	180	285	34	80	119
Лист и фасонный прокат в горячекатаном состоянии толщиной до 30 мм
20	205-340	420-520	28-37	56-68	—
200	215-285	—	—	—	—
300	05-265	—	—	—	—
400	155-255	275-490	34-43	60-73	—
500	125-175	215-390	36-43	60-73	—
Образец диаметром 6 мм, длиной 30 мм кованый и нормализованный. Скорость деформирования 16 мм/мин, скорость деформации 0,009 1/с
700	73	100	57	96	—
800	51	63	95	95	—
900	38	65	84	100	—
1000	25	43	79	100	—
1100	19	31	80	100	—
1200	14	25	84	100	—

к содержанию ↑

Предел выносливости

Образец	σ_-1, МПа	n
Гладкий	191	10⁷
С надрезом	93	10⁷

ПРИМЕЧАНИЕ. Лист толщиной 40 мм в горячекатаном состоянии.

Технологические свойства

Температура ковки, °С: начала 1300, конца 750. Охлаждение на воздухе.

Обрабатываемость резанием — K_{v тв.спл} = 1,8 и K_{v б.ст} = 1,6 в горячекатаном состоянии при НВ 124 и σ_в = 400 МПа.

Флокеночувствительность — не чувствительна.

Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.

Сварка

Свариваемость — сваривается без ограничений; способы сварки: РДС, АДС пс флюсом и газовой защитой, ЭШС и КТС. Для толщины свыше 36 мм рекомендуется подогрев и последующая термообработка.

Допускается применение стали ст3сп для сварных соединений трубопроводной арматуры при температуре рабочей среды (стенки) от -20 до 300 °C.

Сварочные материалы для электродуговой сварки

Марка основного материала	Тип электрода по ГОСТ, ТУ, (рекомендуемые марки электродов)	Температура применения, °С	Дополнительные указания
Ст3сп	Э42, Э46 ГОСТ 9467 (АНО-4, АНО-5,ОЗС-6)	Не ниже -15	—
	Э42А, Э46А ГОСТ 9467 (УОНИ-13/45, УОНИ-13/45А, 0ЗС-2, СМ-11)	Не ниже -30	—
	Э50А ГОСТ 9467 (УОНИ-13/55)	ниже -30 до -40	После сварки термообработка – нормализация плюс отпуск (630–660) °С, 2 ч

к содержанию ↑

Сварочные материалы для сварки в защитных газах

Марка основного материала	Марка сварочной проволоки по ГОСТ 2246, ТУ, рекомендуемый защитный газ или смесь газов	Температура применения, °С
Ст3сп	Св-08Г2С Углекислый газ ГОСТ 8050, аргон ГОСТ 10157	От -20 до 300

Сварочные материалы для сварки под флюсом

Марка основного материала		Марка сварочной проволоки по ГОСТ 2246, ТУ, Рекомендуемая марка флюса по ГОСТ 9087		Дополнительные указания
		Электроды, тип по ГОСТ 10052 (рекомендуемые марки)	Сварочная проволока, ГОСТ 2246 или ТУ
Группа А	Группа Б
10Х18Н9Л, 12Х18Н9ТЛ ГОСТ 977 08Х18Н10Т, 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т, 12Х18Н9 ГОСТ 5632 08Х18Н10Т-ВД ТУ 14-1-3581 10Х18Н9, 10Х18Н9-ВД, 10Х18Н9-Ш ТУ 108.11.937 15Х18Н12СЧТЮ (ЭИ 654) ГОСТ 5632 10Х17Н13М3Т (ЭИ 432) 10Х17Н13М2Т (ЭИ 448) ГОСТ 5632	Ст3сп ГОСТ 380	Э-10Х15Н25М6АГ2 (ЭА-395/9) Э-10Х25Н13Г2 (ОЗЛ-6, ЗИО-8), Э-11Х15Н25М6АГ2 (НИАТ-5, ЦТ-10)	Св-07Х23Н13	Сварное соединение неравнопрочное
		Э-10Х15Н25М6АГ2 (ЭА-395/9) 582/23, 855/51	Св-10Х16Н25АМ6 Cв-06Х15Н35Г7М6Б Cв-03Х15Н35Г7М6Б	Сварное соединение неравнопрочное. Сварочные материалы применяются для изделий, подведомственных Ростехнадзор

к содержанию ↑

Сварочные материалы для сварки стали ст3сп с другими сталями

Марки свариваемых сталей	Сварочные материалы	Температура применения, °С
Ст3сп	Св-08, Св-08А АН-348А, ОСЦ-45 АНЦ-1	Не ниже -20

Температура предварительного и сопутствующего подогрева и отпуска при сварке конструкций из стали ст3сп

Марки свариваемых сталей	Толщина свариваемых кромок, мм	Температура предварительного и сопутствующего подогрева, °С		Интервал между окончанием сварки и началом отпуска, час	Температура отпуска, °С
		сварка	наплавка материалами аустенитного класса
Ст3сп	До 36	Не требуется	Не требуется	Не ограничивается	Не требуется
	Свыше 36 до 100				630-660
	Свыше 100	100

к содержанию ↑

Режимы электродуговой сварки образцов и изделий

Марка электродов	Основной материал	Диаметр электрода, мм	Сила сварочного тока, А	Напряжение на дуге, В
УОНИ 13/45А*, УОНИ 13/55	Ст3сп	3 4 5	От 110 до 130 От 160 до 210 От 220 до 280	От 22 до 26

к содержанию ↑

Режимы аргонодуговой сварки образцов для входного контроля сварочных материалов

Марка электродов	Основной материал	Диаметр электрода, мм	Сила сварочного тока, А	Напряжение на дуге, В
Св-08Г2С	Ст3сп	1,6 2,0 3,0	От 100 до 120 От 150 до 170 От 200 до 240	От 12 до 14

Коэффициент линейного расширения

α*10⁶, К^-1

Марка стали	Температура, К (°С)
Марка стали	323 (50)	373 (100)	423 (150)	473 (200)	523 (250)	573 (300)	623 (350)	673 (400)	723 (450)	773 (500)	823 (550)	873 (600)
Ст3сп5	11,5	11,9	12,2	12,5	12,8	13,1	13,4	13,6	13,8	14,0	14,2	14,4

Модуль Юнга (нормальной упругости) Е, ГПа

Марка стали	Температура, К (°С)
Марка стали	293 (20)	323 (50)	373 (100)	423 (150)	473 (200)	523 (250)	573 (300)	623 (350)	673 (400)	723 (450)	773 (500)
Ст3сп5,	200 (2,04)	197 (2,01)	195 (1,99)	192 (1,96)	190 (1,94)	185 (1,88)	180 (1,84)	175 (1,79)	170 (1,73)	165 (1,68)	160 (1,63)

к содержанию ↑

Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К)

Марка Стали	λ Вт/(м*К), при температуре испытаний, °С
Марка Стали	20	100	200	300	400	500	600	700
Ст3сп	—	55	54	50	45	39	34	30

Справочные сведения по дисциплине СМ ()

Коэффициенты приведенной длины стержня

Fкр

Значения коэффициентов для формулы Ясинского и величины , определяющие

пределы применимости этой формулы

Т а б л и ц а 17

№	Материал	Е,	a		b	пц	пред
№	Материал	ГПа		МПа		( 1)	( 0)
		ГПа		МПа		( 1)	( 0)
1	Сосна	10	40		0,203	60
2	Сталь Ст3	200	310		1,14	100	61
3	Ст5,Ст30	200	464		3,26	90	60
4	15ХСНД/НЛ2/	200	589		3,82	100	60
5	Авиаль АВТ1	70	320		1,70	55	22
6	Дюралюминий Д16Т	70	380		2,19	50	20

Модуль упругости и коэффициент Пуассона

		Т а б л и ц а 18
	Модуль	Модуль	Коэффи-
	Модуль	Модуль	циент
Материал	упругости Е,	сдвига G,	циент
Материал	упругости Е,	сдвига G,	Пуассона
	МПа	МПа	Пуассона
	МПа	МПа	ν
			ν
1	2	3	4
Серый чугун	(0,14-1,60)∙105	4,∙104	0,23-0,27

Ковкий чугун	1,55∙105	—	—

Углеродистые стали	(2,0-2,1)∙105	(8,0-8,1)∙104	0,24-0,28

Сталь высокопрочная	(2,1-2,2)∙105	(8,0-8,1)∙104	0,25-0,3

Медь (прокат)	1,1∙105	4,0∙104	0,31-0,34

Холоднотянутая медь	1,3∙105	4,9∙104	—

Медь (литье)	0,84∙105	—	—
Фосфористая бронза	1,15∙105	4,2∙104	0,32-0,35
(прокат)
Холоднотянутая латунь	(0,91-0,99)∙105	(3,5-3,7)∙104	0,32-0,42

Марганцовистая бронза	1,1∙105	4,0∙104	0,35
(прокат)
Алюминий (прокат)	0,69∙105	(2,6-2,7)∙104	0,32-0,36

Алюминиевая бронза	0,05∙105	4,2∙104	—

Дюралюминий (прокат)	0,71∙105	3,7∙104	—

Цинк (прокат)	0,84∙105	2,2∙104	0,27

Свинец	0,17∙105	0,7∙104	0,42

Стекло	0,56∙105	2,2∙104	0,25

Гранит	0,49∙105	—	—

Известняк	0,42∙105	—	—

Мрамор	0,56∙105	—	—
Песчаник	0,18∙105	—	—

Окончание таблицы 28

1	2	3	4

Каменная кладка:

из гранита	(0,09-0,10)∙105	—	—
из известняка	0,06∙105	—	—

из кирпича	(0,027-0,030)∙105	—	—

Бетон при пределе
прочности, МПа
10	(0,146-0,196)∙105	—	0,16-0,18

15	(0,164-0,214)∙105	—	0,16-0,18

20	(0,182-0,232)∙105	—	0,16-0,18
Дерево (сосна, ель):

вдоль волокон	(0,1-0,12)∙105	0,055∙104	—

поперек волокон	(0,005-0,01)∙105	—	—
Каучук	0,00008∙105	—	0,47

Текстолит	(0,06-0,1)∙105	—	—

Гетинакс	(0,1-0,17)∙105	—	—
Бакелит	43∙102	—	0,36

Висхомлит («ИМ-44»)	(40-42)∙102	—	0,37

Целлулоид	(14,3-27,5)∙105	—	0,33-0,38

Величины допускаемых напряжений

Т а б л и ц а 19

	Материал		Допускаемое напряжение
			на растяжение	на сжатие

Серый чугун			28 – 80	120	– 150
Сталь Ст0 иСт2			140
Сталь Ст3			160
Сталь Ст3 (в мостах)			140
Углеродистая конструкцион-			60 – 250
ная сталь (в машиностроении)
Легированная конструкцион-			100 – 400 и выше
ная сталь (в машиностроении)
Медь			30 – 120
Латунь			70 – 140
Бронза			60 – 120
Алюминий			30 – 80
Алюминиевая бронза			80 – 120
Дюралюминий			80 – 150
Текстолит			30 – 40
Гетинакс			50 – 70
Бакелизованная фанера			40 – 50
Сосна		вдоль волокон	7 – 10	28	– 80
		поперек волокон	–	28	– 80

Дуб		вдоль волокон	9 – 13	13	– 12
		поперек волокон	–	2,0	– 3,5

Каменная кладка			до 0,3	0,4 – 4
Кирпичная кладка			до 0,2	0,6	– 2,5
Бетон			28 – 80	1	– 2

Коэффициенты линейного расширения

		Т а б л и ц а 20
Материал	α (1/к)
Алюминий	2,55∙10-5
Магний	2,55∙10-5
Медь	1,67∙10-5
Бронза и – латунь	(1,70	– 2,20)∙10-5
Бетон	(1 – 1,4)∙10-5
Лед	5,07∙10-5
Сталь	(1 – 1,30)∙10-5
Каменная кладка	(0,4	– 0,7)∙10-5
Дерево	(0,2	– 0,5)∙10-5
Целлулоид	(0,16 – 0,2)∙10-3

Конструкционные материалы

Конструкционными называются материалы, которые применяются для изготовления деталей машин, приборов и строительных конструкций. Их можно разделить на две обширные группы:

1.Металлические материалы.

2.Неметаллические материалы.

Металлические конструкционные материалы – это черные, цветные металлы и сплавы.

Черные металлы имеют темно-серый цвет, большую плотность, высокую температуру плавления, относительно высокую твердость. Наиболее типичным металлом этой группы является железо и его сплавы.

Цветные (нежелезные) металлы и сплавы – все остальные (кроме черных).

К неметаллическим конструкционным материалам относятся органические и неорганические полимерные материалы, пластмассы, композиционные материалы, каучуки и резины, лакокрасочные материалы, клеи и герметики, керамика, стекло, бетон, графит, дерево и другие.

Определение механических свойств металлов

При испытаниях на растяжение-сжатие определяют важнейшие прочностные, упругие и пластические свойства металлов и сплавов. Испытания производят при постепенном одноосном растяжении образца с расчетной длиной l0. В процессе испытания вычерчивается график зависимости между растягивающим усилием F и абсолютным удлинением l , называемый диаграммой растяжения. Эта диаграмма иллюстрирует поведение материала при данных размерах образца. Для получения графика, характеризующего непосредственно материал, диаграмму растяжения видоизменяют. По оси ординат от-

кладывают растягивающие напряжения F , по оси абсцисс – от-

носительные удлинения l . Полученная диаграмма называется l0

диаграммой напряжений при растяжении или условной диаграммой растяжения. На этой диаграмме можно выделить величины напряжений, характеризующих механические свойства материала – предел пропорциональности, предел упругости, предел текучести, предел прочности при разрыве.

Предел прочности при растяжении (временное сопротивление)ut ( вр ), предел прочности при сжатии uc ( вc ) – напряжения, со-

ответствующие наибольшей нагрузке, которая предшествует разрушению образца.

Предел текучести (физический) Y ( T ) – наибольшее напряжение, при котором образец деформируется без заметного увеличения растягивающей нагрузки.

Предел текучести (условный) 0,2 , МПа – напряжение, при ко-

тором остаточной удлинение достигает 0,2% расчетной длины l0 об-

разца.

Предел пропорциональности pr ( пц ) – напряжение, до кото-

рого сохраняется линейная зависимость между нагрузкой и удлинением.

Предел упругости e ( y ) – напряжение, до которого деформа-

ции остаются упругими.

Кроме того в результате испытаний определяется относительное удлинение после разрыва δ, % – отношение приращения расчетной длины образца l0 после разрыва к его первоначальной расчетной

длине l0 . Различают относительные удлинения 5 – для образцов с пятикратным отношением длины к диаметру и 10 – с десятикратным

отношением длины к диаметру.

Относительное сужение после разрыва ψ % – отношение уменьшения площади поперечного сечения образца в месте разрыва к начальной площади его поперечного сечения.

Модуль продольной упругости Е (модуль Юнга) – отношение нормального напряжения к соответствующему ему относительному удлинению при растяжении в пределах применимости закона Гука.

Модуль сдвига G – отношение касательного напряжения к углу сдвига, определяющему искажение прямого угла между плоскостями, по которым действуют касательные напряжения.

Коэффициент Пуассона ν (безразмерная величина) – численно равен модулю отношения относительной поперечной деформации стержня при растяжении к его относительной продольной деформации.

Примечание. Обозначение характеристик производится в соответствии с рекомендациями ИСО (ГОСТ 3898). В скобках указаны принятые ранее обозначения.

Конструкционные стали

Сталь – обобщенное название очень большой группы железоуглеродистых сплавов (до 2,14% С).

По химическому составу стали классифицируют на углеродистые и легированные. По концентрации углерода и те и другие подразделяются на низкоуглеродистые (до 0,3% С), среднеуглеродистые (0,3 — 0,7% С) и высокоуглеродистые (выше 0,7% С). Легированные стали в зависимости от введенных элементов делят на хромистые, марганцевистые, хромоникелевые, хромокремнемарганцевые и дру-

гие. По количеству введенных элементов их разделяют на низко, средне и высоколегированные (соответственно до 5%, 5÷10% и более 10% количества легированных элементов).

По качеству стали классифицируют на стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особо высококачественные.

По степени раскисления (удаления из жидкого металла кислорода) и характеру затвердения стали классифицируются на спокойные, полуспокойные и кипящие.

Углерод оказывает основное влияние на свойства стали. По мере повышения концентрации углерода повышаются прочность и твердость, снижаются пластичность и вязкость стали.

В стали имеются постоянные примеси – марганец, кремний, сера, фосфор, а также газы – кислород, азот, водород. Марганец и кремний являются полезными примесями, остальные – нежелательными, приводящими к ухудшению характеристик прочности и пластичности.

Маркировка сталей

Углеродистые стали, за исключением сталей обыкновенного качества, маркируются по содержанию углерода.

Углеродистые качественные конструкционные стали маркируют двузначным числом, указывающим среднее содержание углерода в стали в сотых долях процента. Если сталь кипящая, добавляют индекс «КП», полуспокойная – «ПС». Для спокойных сталей индекс не указывается.

В легированных сталях содержатся специально вводимые в различных количествах легирующие элементы. Марка легированной стали состоит из сочетания букв и цифр, обозначающих ее химический состав. Две цифры в начале марки показывают содержание углерода в сотых долях %. Цифра, стоящая после буквы, указывает примерное содержание легирующего элемента в %. Если цифра отсутствует, то легирующего элемента меньше или около 1%.

Условные обозначения легирующих элементов приведены в таблице 13 .

Т а б л и ц а 21

Условные обозначения основных элементов в марках металлов и сплавов

		Принятое					Принятое
		обозначе-					обозначе-
			ние					ние
Элемент	Сим-	элементов			Элемент	Сим-	элементов
Элемент	Сим-				Элемент	Сим-
	вол	черных		цветных		вол	черных	цветных
		черных		цветных			черных	цветных

Азот	N	A		—	Кремний	Si	С	Кр(К)
Алюми-	Al	Ю		А	Марга-	Mn	Г	Мц(Мр
ний					нец			)
Ванадий	V	Ф		Вам	Медь	Cu	Д	М
Вольфрам	W	В		—	Молиб-	Mo	М	—
					ден
Железо	Fe	—		Ж	Никель	Ni	Н	Н
Золото	Au	—		Зл	Углерод	C	Н	—
Кобальт	Co	К		К	Хром	Cr	Х	Х(Хр)

Углеродистые стали обыкновенного качества

В этих сталях допускается более высокое содержание вредных примесей, а также возможны газонасыщенность и загрязненность неметаллическими включениями. Они выпускаются в виде проката (листов, прутков, стандартных профилей и т.д.), а в зависимости от назначения и свойств разделяются на три группы: А, Б, В.

Стали группы А имеют гарантированные механические свойства. Химический состав не регламентируется.

Стали группы Б обладают гарантированным химическим составом. Механические свойства не гарантируются.

Стали группы В имеют гарантированные механические свойствами и химический состав.

Стали маркируются сочетанием букв «Ст» и цифрой (от 0 до 6), показывающей номер марки. С увеличением номера марки повышается предел прочности и снижается пластичность стали.

									Т а б л и ц а 22
Свойства углеродистых сталей обыкновенного качества

	Стали группы А							Стали группы Б
Марка		В	( )	( )		s	,	Марка	С,		Мn,
стали		В	и	T Y		s		стали	%		%
стали	МПа			МПа	%			стали	%		%
Ст0	не менее			—	23			Б Ст0	не более		—
		300							0,23
Ст1кп	300-390			—	35			Б Ст1кп	0,06-0,12	0,25-0,50
Ст1пс,	310-410			—	34			Б Ст1пс,	0,06-0,12		0,25-0,50
Ст1сп								Б Ст1сп
Ст2кп	320-410			215	33			Б Ст2кп	0,09-0,15	0,25-0,50
Ст2пс,	330-430			225	32			Б Ст2пс,	0,09-0,15		0,25-0,50
Ст2сп								Б Ст2сп
Ст3кп	360-460			235	27			Б Ст3кп	0,14-0,22	0,40-0,65
Ст3пс,	370-480			245	26			Б Ст3пс,	0,14-0,22		0,40-0,65
Ст3сп								Б Ст3сп
Ст3Тсп	390-570			—	—			Б Ст3Тсп	0,14-0,22	0,80-1,10
Ст4кп	400-510			255	25			Б Ст4кп	0,18-0,27	0,40-0,70
Ст4пс,	410-530			265	24			Б Ст4пс,	0,18-0,27		0,40-0,70
Ст4сп								Б Ст4сп
Ст5пс,	490-630			285	20			Б Ст5пс,	0,28-0,37		0,50-0,80
Ст5сп								Б Ст5сп
Ст5Тсп	450-590			285	20			Б Ст5Тсп	0,22-0,30	0,80-1,20
Ст6пс,	не менее			315	15			Б Ст6пс,	0,38-0,49		0,50-0,80
Ст6сп		590						Б Ст6сп

Углеродистые качественные стали

Эти стали характеризуются более низким, чем у сталей обыкновенного качества, содержанием вредных примесей и неметаллических включений. Они поставляются в виде проката, поковок и других полуфабрикатов с гарантированным химическим составом и механиче-

Модуль упругости стали гост — Яхт клуб Ост-Вест

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.

Модуль упругости — что это?

Модуль Юнга (Е) описывает сопротивление материала любому растяжению или сжатию при упругой деформации. Определяется вариант Юнга отношением напряжения к деформации сжатия. Обычно именно его называют просто модулем упругости.
Модуль сдвига (G), называемый также модулем жёсткости. Этот способ выявляет способность материала оказывать сопротивление любому изменению формы, но в условиях сохранения им своей нормы. Модуль сдвига выражается отношением напряжения сдвига к деформации сдвига, которая определяется в виде изменения прямого угла между имеющимися плоскостями, подвергающимися воздействию касательных напряжений. Модуль сдвига, кстати, является одной из составляющих такого явления, как вязкость.
Модуль объёмной упругости (К), которые также именуется модулем объёмного сжатия. Данный вариант обозначает способность объекта из какого-либо материала изменять свой объём в случае воздействия на него всестороннего нормального напряжения, являющимся одинаковым по всем своим направлениям. Выражается этот вариант отношением величины объёмного напряжения к величине относительного объёмного сжатия.
Существуют также и другие показатели упругости, которые измеряются в других величинах и выражаются другими отношениями. Другими ещё очень известными и популярными вариантами показателей упругости являются параметры Ламе или же коэффициент Пуассона.

Таблица показателей упругости материалов

До того, как взять в работу какой-то строительный материал, необходимо изучить его прочностные данные и возможное взаимодействие с другими веществами и материалами, их сочетаемость в плане адекватного поведения при одинаковых нагрузках на конструкцию. Определяющая роль для решения этой задачи отводится модулю упругости – его называют ещё модулем Юнга.

Высокая прочность стали позволяет использовать её при строительстве высотных зданий и ажурных конструкций стадионов и мостов. Добавки в сталь некоторых веществ, влияющих на её качество, называют легированием, и эти добавки могут увеличить прочность стали в два раза. Модуль упругости стали легированной гораздо выше, чем обычной. Прочность в строительстве, как правило, достигается подбором площади сечения профиля в силу экономических причин: высоколегированные стали имеют более высокую стоимость.

Далее, будет рассмотрено значение термина, изменчивость его для стали различных сортов. Для сравнения будут приведены значения модуля других материалов.

Физический смысл

Обозначение модуля упругости как физической величины – (Е), этот показатель характеризует упругую сопротивляемость материала изделия прилагаемым к нему деформирующим нагрузкам:

продольным – растягивающим и сжимающим;
поперечным – изгибающим или исполненным в виде сдвига;
объёмным – скручивающим.

Чем выше значение (Е), тем выше сопротивляемость материала нагрузкам, тем прочнее будет изделие из этого материала и тем выше будет предел разрушения. Например, для алюминия эта величина составляет 70 ГПа, для чугуна – 120, железа – 190, а для стали до 220 ГПа.

Определение

Модуль упругости – сводный термин, вобравший в себя другие физические показатели свойства упругости твёрдых материалов – под воздействием силы изменяться и обретать прежнюю форму после её прекращения, то есть, упруго деформироваться. Это отношение напряжения в изделии – давление силы на единицу площади, к упругой деформации (безразмерная величина, определяемая отношением размера изделия к его изначальному размеру). Отсюда и его размерность, как и у напряжения – отношение силы к единице площади. Поскольку напряжение в метрической СИ принято измерять в Паскалях, то и показатель прочности – тоже.

Существует и другое, не очень корректное определение: модуль упругости – это давление, способное удлинить изделие вдвое. Но предел текучести большого количества материалов значительно ниже прилагаемого давления.

Модули упругости, их виды

Способов изменения условий приложения силы и вызываемых при этом деформаций много, и это предполагает и большое количество видов модулей упругости, но на практике сообразно деформирующим нагрузкам выделяют три основных:

Юнга (Е) представляет упругую сопротивляемость растягивающим и сжимающим нагрузкам – собственно, именно этим термином пользуются, когда говорят о модуле упругости;
модуль сдвига (G) характеризует сопротивляемость любому нарушению формы без её разрушения или изменения нормы – это отношение сдвигающей нагрузки к деформации, проявляющейся в виде изменчивости прямого угла между двумя половинами плоскости, подвергшейся нагрузке. Второе название этого термина – жёсткости, он же представляет и вязкость материала;
модуль объёмной упругости (К) – сопротивляемость изменению объёма при разносторонних нормально приложенных напряжениях, имеющих равную величину по всем векторам. Его называют ещё модулем объёмного сжатия, выражается отношением объёмного давления к объёмной деформации сжатия.

Этими показателями характеристики упругости не исчерпываются, есть и другие, которые несут другую информацию, имеют иную размерность и смысл. Это также широко известные среди специалистов показатели упругости Ламе и коэффициент Пуассона.

Как определить модуль упругости стали

Для определения параметров различных марок стали существуют специальные таблицы в составе нормативных документов в области строительства – в строительных нормах и правилах (СНиП) и государственных стандартах (ГОСТ). Так, модуль упругости (Е) или Юнга, у чугуна белого и серого от 115 до 160 ГПа, ковкого – 155. Что касается стали, то модуль упругости стали С245 – углеродистой имеет значения от 200 до 210 ГПа. Легированная сталь имеет показатели несколько выше – от 210 до 220 ГПа.

Та же самая характеристика у рядовых марок стали Ст.3 и Ст.5 имеет то же значение – 210 ГПа, а у стали Ст.45, 25Г2С и 30ХГС – 200 ГПа. Как видим, изменчивость (Е) для различных марок стали незначительна, а вот в изделиях, например, в канатах – другая картина:

у прядей и свивок проволоки высокой прочности 200 ГПа;
стальные тросы с металлическим стержнем 150 ГПа;
стальные канаты с органическим сердечником 130 ГПа.

Как можно заметить, разница значительная.

Значения модуля сдвига или жёсткости (G) можно увидеть в тех же таблицах, они имеют меньшие значения, для прокатной стали – 84 ГПа, углеродистой и легированной – от 80 до 81 гпа, а для сталей Ст.3 и Ст.45–80 ГПа. Причиной различия значений параметра упругости является одновременное действие сразу трёх основных модулей, рассчитываемых по разным методикам. Однако разница между ними небольшая, что говорит о достаточной точности изучения упругости. Поэтому не стоит зацикливаться на вычислениях и формулах, а следует принять конкретную величину упругости и пользоваться ей как константой. Если не производить вычисления по отдельным модулям, а сделать расчёт комплексно, значение (Е) будет составлять 200 ГПа.

Необходимо понимать, значения эти разнятся для сталей с разными присадками и стальных изделий, включающих детали из других веществ, но разнятся эти значения незначительно. Основное влияние на показатель упругости оказывает содержание углерода, а вот способ обработки стали – горячий прокат или холодная штамповка, значительного влияния не оказывает.

При выборе стальных изделий пользуются также и ещё одним показателем, который регламентируется так же, как и модуль упругости в таблицах изданий ГОСТ и СНиП – это расчётное сопротивление растягивающим, сжимающим и изгибающим нагрузкам. Размерность у этого показателя та же, что и у модуля упругости, но значения на три порядка меньше. Этот показатель имеет два назначения: нормативное и расчётное сопротивление, названия сами говорят за себя – расчётное сопротивление применяется при выполнении расчётов прочности конструкций. Так, расчётное сопротивление стали С255 при толщине проката от 10 до 20 мм – 240 МПа, при нормативном 245 МПа. Расчётное сопротивление проката от 20 до 30 мм чуть ниже и составляет 230 МПа.

Механические свойства стеклотекстолитов, текстолитов, гетинаксов

Направление измерения	Растяжение, МПа			Сжатие, МПа	Изгиб, МПа
Направление измерения	Продел прочности	Модуль упругости		Продел прочности	Продел прочности
Стеклотекстолит СТ
Вдоль листа	100	20 000	430		230
Поперек листа	80	16 000	90		160
Стеклотекстолит СТЭФ
Вдоль листа (вдоль основы ткани	400	26 000	500		530
Поперек листа (вдоль утка)	280	22 000	330		420
Стеклотекстолит СТ-ЭТФ
Вдоль листа (вдоль основы ткани	380	21 000	570		490
Поперек листа (вдоль утка)	300	20 000	380		410

Интернет-ресурс с информацией о материалах — MatWeb

MatWeb, ваш источник информации о материалах

Что такое MatWeb? MatWeb’s база данных свойств материалов с возможностью поиска включает паспорта термопластов и термореактивных полимеров, таких как АБС, нейлон, поликарбонат, полиэстер, полиэтилен и полипропилен; металлы, такие как алюминий, кобальт, медь, свинец, магний, никель, сталь, суперсплавы, сплавы титана и цинка; керамика; плюс полупроводники, волокна и другие инженерные материалы.

Преимущества регистрации в MatWeb
Премиум-членство Характеристика: — Данные о материалах экспорт в программы CAD / FEA, включая:

Как найти данные о собственности в MatWeb

Нажмите здесь, чтобы узнать, как войти материалы вашей компании в MatWeb.

У нас есть более 150 000 материалы в нашей базе данных, и мы постоянно добавляем к этому количеству, чтобы обеспечить Вам доступен самый полный бесплатный источник данных о собственности материалов в Интернете. Для вашего удобства в MatWeb также есть несколько конвертеров. и калькуляторы, которые делают общие инженерные задачи доступными одним щелчком мыши. кнопки. MatWeb находится в стадии разработки.Мы постоянно стремимся найти лучшее способы служить инженерному сообществу. Пожалуйста, не стесняйтесь свяжитесь с нами с любыми комментариями или предложениями.

База данных MatWeb состоит в основном из предоставленных таблиц данных и спецификаций. производителями и дистрибьюторами — сообщите им, что вы видели их данные о материалах на MatWeb.

Рекомендуемый материал:
Этиленвиниловый спирт

Сравнительное исследование метода испытания модуля упругости при растяжении горных материалов

Горный материал имеет различное механическое поведение при сжимающей и растягивающей нагрузке.Соответственно, существует два типа модуля упругости: модуль упругости при сжатии E _c и модуль упругости при растяжении E _t соответственно. Чтобы определить, какая методология непрямых испытаний, включая испытание на трехточечный изгиб и испытание бразильского диска, больше подходит для измерения модуля упругости при растяжении E _t горных материалов, серия испытаний на одноосное сжатие (UCT), испытание на прямое растяжение (DTT), испытание на трехточечный изгиб и испытание бразильского диска выполняются для трех типичных типов горных пород: мрамора, гранита и песчаника.Систематически проводится сравнительное исследование достоверности результатов измерения модуля упругости при растяжении E _t. Наконец, установлено, что бразильское испытание диска может быть подходящим методом для измерения модуля упругости при растяжении горных материалов из-за превосходного соответствия с измеренным с помощью DTT и простоты подготовки образца, а также операции испытания.

1. Введение

Модуль упругости горных материалов является неотъемлемым параметром, описывающим деформационные характеристики горного материала под нагрузкой.Он играет важную роль независимо от количественного численного моделирования или в системе качественной оценки инженерного массива горных пород. Хорошо известно, что горные породы по-разному ведут себя при сжимающей и растягивающей нагрузке [1, 2]. Следовательно, модуль упругости горного материала подразделяется на модуль упругости при сжатии и модуль упругости при растяжении. Как правило, горные породы обладают гораздо более высокими характеристиками при сжатии, чем при растяжении. Следовательно, цель проектирования — позволить подавляющему большинству горного материала находиться в состоянии сжатия при проектировании горных пород.Тем не менее, все еще существует растягивающее напряжение, неизбежно возникающее в некоторых особых частях инженерной практики, например, в области задней кромки крупномасштабного откоса, как показано на Рисунке 1 (а), и окружающей скальной породе крупномасштабной подземной пещеры. в зоне с высоким геонапряжением [3, 4], как показано на Рисунке 1 (b).

В предыдущем исследовании мало внимания уделялось деформации растяжения и вызванным разрывам при растяжении в горных материалах. Поведение горных материалов при сжатии и растяжении рассматривалось как одно и то же.В результате деформация породы в зонах растяжения существенно недооценивается. Это может создать большой риск для безопасного обслуживания инженерных инфраструктур. До недавнего времени механизм деформации растяжения и вызванные разрушениями при растяжении все больше привлекали все больше внимания ученых и инженеров в области горных работ [5, 6]. В качестве важного неотъемлемого параметра, оценивающего деформацию растяжения, имеет смысл разработать методы испытаний для надежного измерения модуля упругости при растяжении горных материалов.При оценке деформации при проектировании горных пород следует использовать модуль упругости при сжатии и модуль упругости при растяжении горной породы.

Для измерения модуля упругости при растяжении E _t горных материалов обычно используются три вида методов испытаний: (1) испытание на прямое растяжение (DTT), (2) испытание на трехточечный изгиб и (3) ) Бразильский дисковый тест. Метод DTT — это разновидность прямого метода, тогда как испытание на трехточечный изгиб и испытание бразильского диска — это два косвенных метода.Несомненно, метод DTT — лучший метод измерения E _t. Однако вероятность успеха очень низка из-за сложности процедуры подготовки проб и испытаний. Как правило, для измерения упругих параметров при растяжении горных материалов популярны косвенные методы, поскольку можно гарантировать относительно высокий уровень успеха. Испытание на трехточечный изгиб первоначально использовалось только для измерения прочности на растяжение горного материала. В дальнейшем была улучшена оценка модуля упругости при растяжении путем наклеивания тензодатчиков на образец каменной балки [7].Однако испытание на трехточечный изгиб также имеет тот недостаток, что подготовка образца каменной балки является относительно сложной. Бразильский дисковый тест будет самым популярным методом испытаний для измерения прочности на разрыв горных материалов [8, 9]. Было также предложено несколько методов испытаний для измерения модуля упругости породы с помощью бразильского дискового теста, например, Hondros [10], Yu and Wang et al. [11] и Wang et al. [12]. Однако модуль упругости при сжатии и растяжении не различается в приведенных выше методах испытаний.В 2009 году Ye et al. [13] предложили теоретически совершенный метод испытаний для оценки модуля упругости при растяжении горных материалов с использованием бразильских дисковых испытаний. Этот метод испытаний привлек большое внимание не только в области горных работ [14, 15], но и в области материаловедения, например композитных материалов [16–18] и керамики [19]. После этого Ye et al. [20] дополнительно усовершенствовали метод синхронного измерения модуля упругости при растяжении и сжатии горных материалов, применив метод цифровой коррекции изображения (DIC).В дальнейшем использование техники ДВС для наблюдения за деформацией диска в бразильском тесте диска становится все более популярным [21–24]. До недавнего времени Патель и Мартин [25] дополнительно демонстрировали возможность применения метода DIC для измерения модуля упругости при растяжении горных материалов с использованием бразильского теста диска. Однако из-за того, что точность измерения деформации методом ДИК трудно достичь порядка O (10 901 · 10 −6 ), метод, предложенный Ye et al. [20] не подходит для твердых хрупких пород.

Хотя существует два вида косвенных методов испытаний модуля упругости при растяжении горных материалов, насколько известно авторам, до сих пор нет систематических сравнительных исследований для испытания на трехточечный изгиб и испытания бразильского диска на растяжение. измерение модуля упругости. А именно, до сих пор не проводились исследования, чтобы задать следующие вопросы: (1) какой метод испытаний дает результаты измерений, более близкие к результатам, измеренным с помощью DTT, и (2) какой метод испытаний более целесообразно предложить для измерения упругости при растяжении. модуль горных материалов, с точки зрения простоты проведения испытаний и достоверности результатов измерений.

В этом исследовании, взяв в качестве представителей три типичных типа горных пород (мрамор, гранит и песчаник), проводится серия испытаний на одноосное сжатие (UCT), DTT, испытания на трехточечный изгиб и испытания бразильского диска. Для ответа на два вышеупомянутых вопроса систематически проводится сравнительное исследование надежности результатов измерений. Наконец, было обнаружено, что испытание бразильского диска может быть подходящим методом для измерения модуля упругости при растяжении горных материалов из-за превосходного согласования с измеренным с помощью DTT и простоты подготовки образца, а также операции испытания.

2. Экспериментальные методы

2.1. Испытание на одноосное сжатие (UCT)

Испытание на одноосное сжатие (UCT) — это своего рода простое и традиционное испытание в механике горных пород. Традиционно на боковую сторону образца породы наклеивается только один комплект пятиметров для регистрации осевой и радиальной деформации. Тем не менее, четыре набора розеток деформации склеены симметрично на боковой стороне образцов в этом исследовании, как показано на рисунке 2, чтобы записать больше информации о деформации из-за возможной неоднородности.В результате для каждого образца можно получить четыре набора кривых напряжения-осевой деформации, а также напряжения-радиальной деформации. Для каждого набора кривой напряжения-деформации модуль упругости при сжатии E _c образца горной породы определяется как наклон кривой напряжения-осевой деформации; Коэффициент Пуассона — это отношение радиальной деформации к осевой деформации, при которой напряжение составляет половину своего пикового значения. Наконец, четыре модуля упругости при сжатии E _c и четыре коэффициента Пуассона υ могут быть измерены только за одну процедуру испытания для каждого образца породы.В данном исследовании UCT проводятся методом контроля смещения. Скорость нагружения, прикладываемая испытательным оборудованием, составляет 0,15 мм / мин.

2.2. Испытание на прямое растяжение (DTT)
Испытание на прямое растяжение (DTT) является нетрадиционным испытанием в механике горных пород из-за того, что очевидно трудно приложить растягивающую нагрузку к образцам горных пород. В предыдущем испытании образцы горных пород, как правило, имели форму собачьей кости с отверстиями для загрузки на концах. Эта процедура подготовки образца была очень громоздкой.Следовательно, испытание на прямое растяжение обычно не проводилось. В качестве альтернативы, бразильский дисковый тест широко использовался для измерения прочности на разрыв горных материалов, предложенных ISRM [9] и ASTM [26]. В последнее время, за последние десять лет, в испытаниях на прямое растяжение используется вид цементирующего материала, называемый эпоксидным клеевым комплектом трубок 2216B / A, с высокой прочностью сцепления с горными породами. В результате образец горной породы в настоящее время может иметь форму цилиндра, а не форму собачьей кости. Цементирующий клей склеивает образец породы и две головки для нагружения растяжением, как показано на Рисунке 3.Перед началом прямого испытания на растяжение образец скальной породы и загрузочные головки необходимо поместить на 24 часа, убедившись, что сила прилипания между образцом породы и загрузочными головками выше, чем у образца породы. Кроме того, необходимо гарантировать, что оси образца горной породы и головки для растягивающего нагружения совпадают, чтобы избежать разрушения, вызванного наличием эксцентриситета.

Как и в испытании на одноосное сжатие, четыре набора растяжек симметрично приклеиваются к боковой стороне образцов при прямом испытании на растяжение для регистрации четырех наборов осевой деформации растяжения и радиальной деформации.Кроме того, модуль упругости при растяжении E _t образца горной породы непосредственно определяется как наклон кривой растягивающее напряжение-осевая деформация; Коэффициент Пуассона в состоянии при растяжении — это отношение радиальной деформации к осевой деформации, при которой растягивающее напряжение составляет половину своего пикового значения. В этом исследовании скорость нагружения при испытании на прямое растяжение установлена равной 0,15 мм / мин.
2.3. Испытание на трехточечный изгиб
Испытание на трехточечный изгиб также является разновидностью альтернативного метода испытаний для измерения прочности на растяжение горных материалов.Некоторые улучшения были сделаны при попытке синхронно измерить модуль упругости при сжатии и модуль упругости при растяжении с использованием испытания на трехточечный изгиб [7], поскольку верхняя часть образца балки находится в сжимающемся состоянии; в то же время нижняя часть находится в растянутом состоянии, как показано на рисунке 4. Очевидным приоритетом для одновременного измерения E _c и E _t горных пород является то, что состояние напряжения в балке Образец очень прост, и его аналитическое решение доступно для этого испытания на трехточечный изгиб.Для ясности, основная теория для измерения E _c и E _t материалов горных пород кратко резюмируется следующим образом.

Как показано на рисунке 4, балка высотой h и толщиной b прикладывается силой P в симметричной плоскости. Две точки опоры с расстоянием L поддерживают балку внизу. Если взять симметричную плоскость в качестве фокуса, напряжение на ней в направлении x должно быть в первую очередь в равновесии: где σ _c и σ _t — максимальное сжимающее напряжение на верхней границе и максимальное растягивающее напряжение. внизу балки.Во-вторых, момент вокруг оси z также должен быть в равновесии: где h ₁ и h ₂ ( h = h ₁ + h ₂) являются высота зоны сжатия и растяжения соответственно. Наконец, соотношение координации деформации на симметричной плоскости удовлетворяет [7], где ε _c и ε _t — максимальная деформация сжатия на верхней границе и максимальная деформация растяжения в нижней части балки.На стадии упругой деформации горного материала, применяя закон Гука, устанавливается следующая формулировка:
На основе уравнений (4) и (5) ожидается измерение модуля упругости при сжатии E _c и упругости при растяжении. модуль E _t горных материалов, пока приложенная нагрузка P , максимальная деформация сжатия ε _c на верхней границе и максимальная деформация растяжения ε _t в нижней части балки регистрируются в стадии упругой деформации.
В этом исследовании всего шесть тензодатчиков приклеены к образцу балки для регистрации деформации. Четыре из них приклеены на передней боковой стороне (№№ 1–4), а две (№ 5 и 6) — на нижней части балки, как показано на Рисунке 5. Тензодатчик № 1 может регистрировать максимальное значение. деформация сжатия ε _c на верхней границе; тензодатчики №№ 4, 5 и 6 регистрируют максимальную деформацию растяжения ε _t внизу. Приложенная нагрузка P регистрируется датчиком силы при испытании.
2.4. Brazilian Disc Test
Бразильский дисковый тест — это разновидность популярного метода испытаний для измерения прочности материалов на растяжение в области механики горных пород, предложенного ISRM [9] и ASTM [26]. К его преимуществам можно отнести следующее: (1) простая пробоподготовка; (2) процедура тестирования и работа относительно просты; и (3) аналитическое решение напряжения в диске в закрытой форме, что делает теорию испытаний строгой. Ye et al. [13] дал аналитическое решение напряжения в диске, приложенного двумя сосредоточенными точечными нагрузками (рис. 6 (а)), где D — диаметр диска, P — приложенная сила, а l — толщина диска.Основываясь на вышеуказанном аналитическом решении диска, Ye et al. [13] далее предложил теоретическую формулировку для измерения модуля упругости при растяжении E _t горных материалов (рис. 6 (b)): в котором
ε _t — это деформация, зарегистрированная датчиком, приклеенным горизонтально. в центре диска. E _s обозначается как модуль упругости при расщеплении в Ye et al. [13]. A — это поправочный коэффициент, связанный с размером диска и тензодатчика, а также коэффициентом Пуассона.Это должно быть определено в состоянии сжатия. Это причина, по которой в данном исследовании необходимо провести испытание на одноосное сжатие. t в уравнении (7) представляет время. Это означает, что модуль упругости при растяжении E _t горных материалов может изменяться во времени. В реальной процедуре испытания (рисунок 6 (c)), как только приложенная сила P и деформация ε _t регистрируются синхронно, модуль упругости при растяжении E _t горных пород может быть измерен с помощью уравнений (7) — (9).
3. Результаты экспериментов
3.1. Образцы для испытаний
В данном исследовании в качестве представителей выбраны три типа типичных горных пород. Это гранит, белый мрамор и песчаник. Все образцы для испытаний подготовлены в соответствии с соответствующими китайскими спецификациями [27] или международными стандартами [9, 26, 28, 29] в области механики горных пород. Чтобы гарантировать надежность результатов испытаний, проводится пять серий параллельных испытаний для каждого типа испытаний и каждого типа горных пород.Всего подготовлено 60 образцов горных пород (Рисунок 7). Размер всех образцов горных пород указан в таблицах 1 и 2. Нумерация образцов горных пород осуществляется в соответствии со следующими правилами. (1) Первый символ представляет тип породы: «M» — мрамор, «G» — гранит, «S» — песчаник. (2) Второй символ представляет тип испытания: «C» — испытание на сжатие, «T» — испытание на растяжение, «W» — испытание на трехточечный изгиб и «P» — испытание бразильского диска. (3) Третья представляет собой последовательность пяти параллельных испытаний.
9002 9007 9007 9007 9007
Рок Серийный номер D (мм) H (мм) Серийный номер D (мм) H (мм) ρ (г / см ³)
Мрамор MC1 49,76 100,23 MT1 50,21 .82 2,72
MC2 49,8 100,31 MT2 50,23 139,8
MC3 49,86
MC3 49,86
MC3 49,86 100,25
MT7 49,75 100,21 MT4 50,24 139,84
MC5 49,83 100,19 MT5 50,2 139.76
Гранит GC1 50,21 100,03 GT1 49,82 138,95 2,45
2,45
5029 GC2 GC2 139,81
GC3 50,32 100,25 GT3 49,85 138,93
GC4 50.12 100,11 GT4 49,73 139,81
GC5 50,22 100,14 GT5 49,89 139,65
99,73 ST1 49,86 139,25 2,14
SC2 50,36 99,86 ST2 49.86 138,91
SC3 50,25 99,83 ST3 49,75 139,21
SC4 50,23 99.69 ST4 ST4 50,21 99,78 ST5 49,92 138,65
8 27,87
× B (мм) Серийный номер D (мм) l (мм) ρ (г / см ³)
Мрамор МВт1 278.21 × 60,34 × 30,12 MP1 49,82 25,21 2,72
МВт2 278,43 × 60,24 × 30,23 MP2 49,8 24,87
MP3 49,87 25,13
MW4 278,26 × 60,25 × 30,15 MP4 49,82 25,25
MW5 278.36 × 60,23 × 30,16 MP5 49,85 25,13
Гранит GW1 279,51 × 60,24 × 30,21
000
9007 29534 25,21 GP14 4929.73 GW2 278,83 × 60,22 × 30,33 GP2 49,72 24,75 GW3 278,84 × 60,12 × 30,18 GP3 49,76 25.26 GW4 278,56 × 60,30 × 30,16 GP4 49,86 25,21 GW5 279,16 × 60,13 × 30,26 GP5 9007 929,81 Песчаник SW1 279,51 × 60,34 × 30,27 SP1 49,75 25,22 2,14 SW2 278,83 × 60.14 × 30,12 SP2 49,74 24,85 SW3 278,84 × 60,23 × 30,31 SP3 49,8 24,83 SW4 27 49,76 24,76 SW5 279,16 × 60,31 × 30,06 SP5 49,71 24,86
2. Результаты UCT и DTT
Реальный вид испытаний на неаксиальное сжатие (UCT) и прямого растяжения (DTT) образцов горной породы показан на рисунках 8 и 9, соответственно. Типичная модель разрушения образцов горных пород в UCT и DTT показана на рисунках 10 и 11 соответственно. Далее последовательно анализируются подробные результаты испытаний мрамора, гранита и песчаника.
3.2.1. Результаты Marble
Типичные кривые напряжение-деформация, полученные с помощью UCT и DTT для мрамора, показаны на Рисунке 12.В предыдущем исследовании обычно только один комплект тензодатчиков приклеивался к боковой стороне образцов. Здесь получается четыре набора напряженно-деформированного состояния, поскольку в испытаниях используются четыре набора тензодатчиков. Как показано на Рисунке 12, деформации, зарегистрированные разными тензодатчиками, не совпадают, что указывает на неоднородность деформации во всем образце породы. Из-за наличия различных ошибок, возникающих, например, из-за самого испытательного устройства, датчиков, искусственной работы и некоторых других неизвестных случайных факторов, некоторые измерения деформации могут быть нецелесообразными, например, деформация, зарегистрированная датчиком 8, показанным на рисунке 12. (а).Следовательно, результаты измерения деформации могут быть нерепрезентативными или точными, если используется только один тензодатчик.
В соответствии с методом испытаний, представленным в разделах 2.1 и 2.2, определяются модуль упругости при сжатии E _c, модуль упругости при растяжении E _t и коэффициент Пуассона мрамора. Все результаты приведены в Таблице 3. В случае, если зарегистрированный штамм явно нецелесообразен, он не будет использоваться при обработке данных.«-» помещен в соответствующую позицию в таблице 3.
28
9
9000 , 6
SN Номер датчика E _c (ГПа) μ σ _c (МПа) SN Номер датчика E _т (ГПа) μ σ _т (МПа)
49 4 MC1 1, 2 — 0.24 123,7 MT1 1, 2 2,0 — 1,4
3, 4 — 0,18 3, 4 — — 69,8 0,38 5, 6 4,7 0,11
7, 8 62,2 0,32 7, 8 2,0 —
Среднее значение 66.0 0,28 Среднее значение 2,2 0,11
MC2 1, 2 50,7 — 98,8 — 98,8 1 299 MT2
0 —999
1,4
3, 4 55,2 0,27 3, 4 2,6 —
5, 6 49,2 — 5, 6 8 —
7, 8 — — 7, 8 3,6 —
Среднее 51,7 0,27 Среднее 3,2 8 3,2
MC4 1, 2 — 0,16 126,2 MT3 1, 2 6,6 0,05 1,4 0.38 3, 4 3,7 —
5, 6 65,7 0,21 5, 6 3,1 —
7, 8 659 7, 8 3,9 —
Среднее значение 65,7 0,23 Среднее значение 4,3 0,05
MC5 8129
02 9000 Среднее значение
— 81,8 MT4 1, 2 5,1 — 0,7
3, 4 61,2 0,35 3, 4
5, 6 — — 5, 6 9,4 —
7, 8 — 0,27 7, 8 3,7 — 8
71.2 0,31 Среднее значение 3,7 —
MT5 1, 2 342 8 1,4 8 1,4 3, 4 4,8 —
5, 6 — 0.15
7, 8 3,5 —
0 90
8 2,7
Итого среднее 63,6 0,27 107,6 Итого среднее 3,7 0,1 1,3
Тест MC3 не прошел.
Как показано в таблице 3, прочность на сжатие мрамора, используемого в этом исследовании, огромна, достигая 126,2 МПа, в среднем 107,6 МПа. Однако его предел прочности при растяжении от DTT, по-видимому, невелик и составляет всего 0,7–1,4 МПа. Эта огромная разница между поведением при сжатии и растяжении может быть объяснена микроструктурой этого вида мрамора. Как показано на рисунках 10 (b) и 11 (b), блоки горной породы не могут соединиться, и некоторое количество горного порошка образуется после разрушения при сжатии.Сканирование с помощью SEM (здесь не показано) показывает, что цементированные минералы между частицами делают мрамор отличной способностью к сжатию, но слабой прочностью на растяжение.
На Рисунке 11 видно, что образцы мрамора и песчаника оторваны в средней части образцов, что указывает на то, что DTT для мрамора и песчаника в этом исследовании является успешным. Однако гранитный образец в конце концов терпит неудачу. В этом случае измерение прочности на разрыв неэффективно. Однако модуль упругости при растяжении E _t все еще может быть эффективно определен, потому что все еще существует стадия упругой деформации перед возникновением разрушения, независимо от разрушения в средней части или в конце образцов горной породы.В этом исследовании 60% прямых испытаний на растяжение (DTT) прошли успешно; только несколько образцов ломаются в конце. Из таблицы 3 известно, что средний модуль упругости при сжатии E _c составляет 63,6 ГПа, а модуль упругости при растяжении E _t составляет 3,7 ГПа.
3.2.2. Результаты для гранита
Типичные кривые напряжение-деформация, полученные с помощью UCT и DTT для гранита, показаны на Рисунке 13. Также показано, что напряжения различаются, зарегистрированные в одном испытании образца.Используя тот же метод обработки данных с мрамором, определены модуль упругости при сжатии E _c, модуль упругости при растяжении E _t и коэффициент Пуассона для гранита, которые перечислены в таблице 4.
0000002 GT41 629290007000
SN Номер датчика E _c (ГПа) μ σ _c (МПа) SN Номер датчика E E t (ГПа) μ σ _t (МПа)
GC1 1, 2 — — 70.6 GT1 1, 2 16,2 0,15 4,0
3, 4 57,0 0,25 3, 4 13,7 — 6 39,1 0,13 5, 6 8,5 0,02
7, 8 23,1 0,18 7, 8 10,5 0,08 Среднее значение 39.7 0,19 Среднее значение 12,2 0,08
GC2 1, 2 63,4 0,23 85.9 0,06 2,2
3, 4 53,2 0,19 3, 4 21,3 0,10
5, 6 45,2 0.11 5, 6 22,2 —
7, 8 32,6 0,15 7, 8 9,1 0,01
Среднее значение ,6 Среднее значение 0,17 Среднее значение 16,1 0,04
GC3 1, 2 24,2 — 61,5
— 3,8
3, 4 26,4 — 3, 4 15,5 0,06
5, 6 — — — 15,7 0,02
7, 8 — — 7, 8 23,6 —
Среднее 25,3 Среднее 25,3 16.2 0,04
GC4 1, 2 — — 84,8 0,16
5, 6 36,3 0,24
4 —
Среднее 35,4 0,20
35,1 0,19 70,5
3, 4 55,5 — 26.3 0,21
7, 8 33,9 —
Итого среднее 37,34 0,19 74.7 Итого среднее 14,8 0,05 3,3
Примечание . Тест для GT2 и GT5 не прошел.
Из таблицы 4 известно, что прочность гранита на сжатие также относительно высока, в диапазоне от 61,5 МПа до 85,9 МПа, в среднем 74,7 МПа, в то время как его предел прочности на разрыв составляет всего 2,2 МПа до 4,0 МПа. Разница значительная.Модуль упругости при сжатии гранита колеблется от 23,1 ГПа до 63,4 ГПа, в среднем 37,3 ГПа. Модуль упругости при растяжении находится в диапазоне от 9,1 ГПа до 23,6 ГПа, составляя в среднем 14,8 ГПа.
3.2.3. Результаты для песчаника
Типичные кривые напряжение-деформация, полученные с помощью UCT и DTT для песчаника, показаны на рисунке 14. Используя тот же метод обработки данных с мрамором, модуль упругости при сжатии E _c, модуль упругости при растяжении E _t и коэффициент Пуассона песчаника определены и перечислены в таблице 5.
Среднее значение
SN Номер датчика E _c (ГПа) μ σ _c (МПа) G номер E _т (ГПа) μ σ _т (МПа)
SC1 1, 2 3.9 0,16 24,0 ST2 1, 2 2,4 0,21 0,44
3, 4 2,8 0,15 3, 4 8 2,2
5, 6 4 0,12 5, 6 3,6 0,30
7, 8 2,8 0,12 7, 8 — —
8
3.4 0,14 Среднее значение 2,8 0,23
SC2 1, 2 4,7 — 20,5 —
0 ST3
0 —999000 9000 среднее 9000
0,99
3, 4 5,2 — 3, 4 1,9 0,17
5, 6 2,5 — 5, 6 1.8 0,08
7, 8 2,9 0,23 7, 8 2,3 0,00
Среднее значение 3,8 0,23 Среднее 2,08 0,08 2,08
SC4 1, 2 5,2 0,15 24,7 ST4 1, 2 4,3 0,06 0,54 0.13 3, 4 3,5 0,14
5, 6 3,2 — 5, 6 3,1 0,06
7, 8 2,5 0,21 7, 8 3,1 —
Среднее значение 4 0,16 Среднее значение 3,5 0,09
SC5 19 0,09 21,4 ST5 1, 2 3,8 0,21 0,27
3, 4 3,2 0,12 3, 4 3,8
5, 6 2,6 0,11 5, 6 3,5 0,10
7, 8 2,9 0,09 7, 8 — 0,40
Среднее значение 3.2 0,10 Среднее значение 3,7 0,25
SC6 1, 2 2,6 0,10 21,6 3, 4 2,5 0,08
5, 6 2,5 0,24 3 0.08
Среднее значение 2,7 0,13
22,4 Общее среднее 3,0 0,16 0,56
Примечание .Тест на ST1 не прошел.
Из таблицы 4 известно, что прочность песчаника на сжатие также относительно высока: от 20,5 МПа до 24,7 МПа, в среднем 22,4 МПа, в то время как его предел прочности на разрыв составляет всего 0,27–0,99 МПа. Разница также значительна. Модуль упругости при сжатии песчаника составляет от 2,5 до 5,2 ГПа, в среднем 3,4 ГПа. Модуль упругости при растяжении составляет от 1,8 до 4,3 ГПа, в среднем 3,0 ГПа. Хотя прочность при сжатии и растяжении песчаника также значительно различается, модуль упругости при сжатии и растяжении в основном близок.В целом модуль упругости при растяжении все еще меньше модуля упругости при сжатии.
3.3. Результаты испытания на трехточечный изгиб
Типичные кривые напряжения-деформации при сжатии и растяжении для мрамора, гранита и песчаника, полученные в результате испытания на трехточечный изгиб, показаны на рисунке 15. Из-за сложности операции испытания и некоторых других неконтролируемых факторов , показатель успешности испытания на трехточечный изгиб в этом исследовании относительно низок. Даже после изготовления 15 образцов каменной балки только 6 испытаний оказались успешными.Среди них мрамор прошел три успешных испытания, гранит — два, а песчаник — только одно. Все результаты успешных испытаний представлены на рисунке 15. Типичная модель разрушения образцов горной породы после испытания на трехточечный изгиб показана на рисунке 16. Наблюдается, что в средней части балок образцов имеется только толстая трещина, что указывает на что выход из строя балки образца происходит из-за натяжения внизу.
На рисунке 15 деформация растяжения — это среднее значение, зарегистрированное тензодатчиками 4, 5 и 6; в то время как деформация сжатия регистрируется тензодатчиком 1, как показано на рисунке 5.Максимальные сжимающие и растягивающие напряжения σ _c и σ _t на верхней границе и нижней части балки образца определяются в соответствии с уравнениями (1) — (3). Очевидно, что модуль упругости при растяжении E _t меньше модуля упругости при сжатии E _c для всех трех типов горных пород. Параметры E _c, E _t и предел прочности на разрыв образцов горной породы, полученные при испытании на трехточечный изгиб, перечислены в таблице 6.Кроме того, прочность на разрыв образцов горных пород, измеренная испытанием на трехточечный изгиб, также указана в Таблице 6.
Порода E _c (ГПа) E _т (ГПа) Предел прочности (МПа)
MW1 11,70 8,00 3,8
MW2 31.43 3,98 1,8
МВт4 17,47 10,38 3,0
Среднее значение 20,20 7,45 2,87 530007
7 7 7 7
GW5 31,16 26,27 10,0
Среднее значение 42,29 25,20 9,1
SW3 8.82 5,16 1,8
3.4. Результаты теста бразильского диска
Типичные кривые напряжения-деформации при растяжении в центре диска для мрамора, гранита и песчаника, полученные при испытании бразильского диска, показаны на рисунке 17. В связи с тем, что подготовка образцов и операция тестирования бразильского теста диска относительно просты, процент успеха бразильского теста диска в этом исследовании высок, и результаты тестирования также относительно стабильны.Типичная модель разрушения образцов горной породы после бразильского испытания диска показана на рисунке 18. Наблюдается, что разрушение трещин в основном идет по вертикальному диаметру диска, что соответствует требованию успеха бразильского испытания диска.
Согласно теоретической формулировке (уравнения (7) — (9)), предложенной Ye et al. [13], модуль упругости при растяжении E _t образцов горной породы определен и приведен в таблице 7. Между тем предел прочности при растяжении по результатам бразильского испытания диска также указан в таблице 7.Все коэффициенты Пуассона определяются предыдущим UCT. Из таблицы 7 известно, что модуль упругости мрамора при растяжении, измеренный с помощью бразильского испытания диска, находится в диапазоне 5,1–7,9 ГПа, в среднем 6,2 ГПа, гранита — 12,4–14,7 ГПа, в среднем 13,5 ГПа, и песчаника составляет 2,4–2,6 ГПа, в среднем 2,5 ГПа. Предел прочности на разрыв мрамора, гранита и песчаника, измеренный с помощью бразильского испытания диска, составляет в среднем 2,05, 4,40 и 1,11 МПа соответственно.
900700 927,73 900 4,46
Горные породы SN E _s (ГПа) D (мм) L (мм) E _т (ГПа) σ _т (МПа)
Мрамор MP1 3.0 0,27 49,82 5 1,74 5,1 1,88
MP2 3,6 49,8 6,2 2,25 ,99 2,13
MP4 3,5 49,82 6,0 1,94
MP5 3,3 49,85 5,7 2.04
Среднее значение 3,6 6,2 2,05
Гранит GP1 9,8 0,19 927,73 0,19
GP2 8,3 49,72 12,4 4,07
GP3 8,9 49,76 13,3 4.14
GP4 9,1 49,86 13,6 4,92
GP5 — — — —
в среднем 4,40
Песчаник SP1 1,7 0,15 49,75 5 1,38 2,4 1.41
SP2 — 49,74 — 1,02
SP3 1,8 49,8 2,5 1,02
SP4 7 1,20
SP5 — 49,71 — 0,92
Среднее 1,4 2,5 1,11
.Тест на GP5, SP2 и SP5 не прошел.
3.5. Сравнительное исследование
Основная цель этого исследования состоит в том, чтобы определить, какой метод косвенного испытания, испытание на трехточечный изгиб или испытание бразильским диском, является лучшим методом измерения модуля упругости при растяжении горных материалов. Для реализации этого все результаты испытаний сведены в Таблицу 8. В Таблице 8 обнаружено, что E _t и предел прочности при растяжении, измеренный испытанием на трехточечный изгиб, намного больше, чем измеренный при помощи DTT.Отношение находится в диапазоне от 170% до 203% для E _t и от 221% до 321% для прочности на разрыв. В то время как E _t и прочность на растяжение горных материалов, измеренная бразильским дисковым тестом, близка к измеренной DTT. Для гранита и песчаника значение E _t, измеренное бразильским дисковым тестом, немного меньше, чем значение, измеренное DTT, и намного больше, чем значение, измеренное DTT для мрамора. Из-за особенностей мрамора, использованного в этом исследовании, как указано в разделе 3.2, этот результат мрамора не может быть репрезентативным. Поэтому мы хотели бы сделать следующие предложения. (1) Модуль упругости при растяжении E _t горных материалов, измеренный с помощью испытания на трехточечный изгиб, намного превышает его реальное значение (здесь E _t, измеренное с помощью DTT, принимается за действительное значение), и E _t, измеренное бразильским тестом дисков, немного меньше его реального значения, но оно более близко к реальному значению. (2) Предел прочности на разрыв, измеренный косвенным методом испытаний, независимо от испытания на трехточечный изгиб или испытания бразильского диска, больше, чем предел, измеренный с помощью DTT; однако значения, измеренные бразильским дисковым тестом, более близки к реальным значениям.(3) Из-за сложности процедуры подготовки образца и испытания выполнить испытание на трехточечный изгиб непросто. Кроме того, благодаря отличным результатам испытаний, бразильский дисковый тест может быть предложен в качестве подходящего метода для измерения модуля упругости при растяжении горных материалов.
8 9000 9000 9000 (ГПа)
Тип испытания UCT DTT Испытание на трехточечный изгиб Бразильское испытание диска
CS (МПа) E _т (ГПа) TS (МПа) E _c (ГПа) E _т (ГПа) TS (МПа) E _т (ГПа) TS (МПа)
Мрамор 63.6 107,6 3,7 1,3 20,2 7,5 2,87 6,2 2,05
Гранит 37,3 74,2 14,8 3,3 9,1 13,5 4,40
Песчаник 3,4 22,4 3,0 0,56 8,8 5,2 1,8 2.5 1,11
Примечание . CS — прочность на сжатие; TS, прочность на растяжение.
4. Заключение
В этом исследовании проводится серия экспериментальных испытаний, включая испытание на одноосное сжатие (UCT), испытание на прямое растяжение (DTT), испытание на трехточечный изгиб и испытание на бразильский диск. три типичных типа горных материалов: мрамор, гранит и песчаник.Прочность на сжатие / растяжение и модуль упругости E _c, E _t и т. Д. Горных материалов широко измеряются. На основании этих результатов измерений и сравнительного анализа можно сделать следующие выводы. (1) Зарегистрированное значение деформации не будет репрезентативным, если только один комплект тензодатчиков приклеен к образцам горных пород. Предлагается, чтобы несколько комплектов тензодатчиков были симметрично приклеены к образцам горных пород при испытаниях на UCT, DTT и трехточечный изгиб, а тензодатчики должны быть приклеены, соответственно, в центре двух боковых сторон диска в бразильском диске. контрольная работа.(2) Из-за использования цементирующего материала с высокой прочностью сцепления (комплект трубок с эпоксидным клеем 2216B / A) выполнение прямого испытания на растяжение с образцами цилиндров намного проще, чем если бы образец породы имел форму собачьей кости. Однако вероятность успеха DTT по-прежнему невысока. (3) Из-за сложности подготовки образца и операции испытания, вероятность успеха испытания на трехточечный изгиб, по-видимому, невысока. В этом исследовании это всего 40%. (4) Предполагается, что бразильское испытание диска могло бы быть подходящим методом для измерения модуля упругости при растяжении горных материалов из-за превосходного согласия с результатами, измеренными DTT, и простоты подготовки образца, а также операции тестирования.
Доступность данных
Исходные данные кривых напряжения-деформации, показанные на рисунках 12–18, используемые для подтверждения результатов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Благодарности
Мы признательны за финансовую поддержку со стороны Национального фонда естественных наук Китая в рамках проекта No. 41702308.
T 20 ST3 | ТУ 14-2-24-72 | Свойства и анализ поперечного сечения
1/2 HEA
я DIN 1025-3: 1994-03; Euronorm 53-62 – Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
1/2 HEB
я DIN 1025-2: 1995-11; Euronorm 53-62 – Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
1/2 HEM
я DIN 1025-4: 1994-03; Euronorm 53-62 – Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
1/2 I
я DIN 1025-1: 1995-05 – Фланец конический Тройник Горячекатаный
1/2 IPE
я DIN 1025-5: 1994-03; Euronorm 19-57 – Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
1/2 IPEo
я – – Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
1/2 IPEv
я – – Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
1/2 UB
я BS 4-1: 1993 Британская сталь Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
1/2 UB
я BS 4-1: 1993 Macsteel Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
1/2 UC
я BS 4-1: 1993 Британская сталь Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
1/2 UC
я BS 4-1: 1993 Macsteel Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
Аванс УКТ (УКБ)
я БС 4-1: 2005 Corus Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
Аванс УКТ (УКБ)
я БС 4-1: 2005 Tata Steel Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
Advance UKT (UKC)
я БС 4-1: 2005 Corus Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
Advance UKT (UKC)
я БС 4-1: 2005 Tata Steel Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
ТЕПЛО
я DIN 1025-5: 1994-03 СЗС Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
ТЕПЛО
я NEN EN 10055: 1996 Bouwen met Staal Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
HEBT
я DIN 1025-5: 1994-03 СЗС Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
HEBT
я NEN EN 10055: 1996 Bouwen met Staal Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
HEMT
я NEN EN 10055: 1996 Bouwen met Staal Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
IPET
я DIN 1025-5: 1994-03 СЗС Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
IPET
я NEN EN 10055: 1996 Bouwen met Staal Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
MT
я AISC 13 – Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
MT
я AISC 14 – Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
MT
я AISC 15 – Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
MT
я AISC 9 – Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
СТ
я AISC 13 – Фланец конический Тройник Горячекатаный
СТ
я AISC 14 – Фланец конический Тройник Горячекатаный
СТ
я AISC 15 – Фланец конический Тройник Горячекатаный
СТ
я AISC 9 – Фланец конический Тройник Горячекатаный
т
я ЧСН 42 5580: 1969 Ферона Конический фланец Тройник с конической стенкой Горячекатаный
т
я ČSN EN 10055: 1997 Ферона Конический фланец Тройник с конической стенкой Горячекатаный
т
я DIN 1024 Хемпель Металлс Конический фланец Тройник с конической стенкой Горячекатаный
т
я DIN 1024: 1982-03 – Конический фланец Тройник с конической стенкой Горячекатаный
т
я DIN 1024: 1982-03 Ферона Конический фланец Тройник с конической стенкой Горячекатаный
т
я DIN EN 10055: 1995-12 – Конический фланец Тройник с конической стенкой Горячекатаный
т
я EN 10055: 1995 АрселорМиттал (2009 г.) Конический фланец Тройник с конической стенкой Горячекатаный
т
я Euronorm 55-80 – Конический фланец Тройник с конической стенкой Горячекатаный
т
я ГБ / т 11263-1998 – Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
т
я ГБ / т 11263-2005 – Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
т
я ГБ / т 11263-2010 – Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
т
я IS 808: 1989 – Фланец конический Тройник Горячекатаный
т
я КС Д 3503, 3515/3502 – Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
т
я ТУ 14-2-24-72 – Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
T (A-N) (Таблица 19)
я ADM 2015 – Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
T (Таблица 18)
я ADM 2015 – Конический фланец Тройник с конической стенкой Горячекатаный
ТБ
я BS 4-1: 1993 Континентальная сталь Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
ТБ
я DIN 1024: 1982-03; Euronorm 55-80 – Конический фланец Тройник с конической стенкой Горячекатаный
ТБ
я KS – Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
TE
я NBR 15279 – Тройник сварной Сварной
TPB
я DIN 1024: 1982-03 СЗС Конический фланец Тройник с конической стенкой Горячекатаный
т / ч
я EN 10055: 1995; DIN 1024: 1982-03 СЗС Конический фланец Тройник с конической стенкой Горячекатаный
ТПС
я DIN 59051: 2004-04 – Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
т.р.
я IMCA – Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
WT
я AISC 13 – Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
WT
я AISC 14 – Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
WT
я AISC 15 – Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
WT
я AISC 9 – Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
WT
я CAN / CSA-S16-01 – Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
WT
я G40.20-13 / G40.21-13 – Фланец параллельный Тройник Горячекатаный
Старший специалист по BIM Консультации по модулю упругости Модуль… | Модуль
-ст.
Модуль упругости для специалистов по BIM Консультации Модуль … www.modulusconsulting.com
Sr. Специалист по BIM Modulus Consulting Modulus Consulting — это общенациональный поставщик услуг BIM ( BIM ), оказывающий поддержку архитекторам, инженерам, подрядчикам и владельцам высококачественным и эффективным внедрением BIM на
Информация, Строительство, Моделирование, Консультации, Специалисты, Модуль упругости, Информационное моделирование зданий, Специализированный модуль упругости BIM, Консультации по модулю модуля BIM, Консультации по модулю
Управление напряжением Уретан с низким модулем упругости… www.apteklabs.com
Стр. 1 из 4 Управление напряжением с помощью уретановых клеев с низким модулем упругости для электроники ДЖОЗЕФ Ф. ВАККАРО, APTEK LABORATORIES, INC., ВАЛЕНСИЯ, КАЛИФОРНИЯ, КАК УКАЗАНО В ТЕХНОЛОГИИ ГИБРИДНЫХ ЦЕПЕЙ · ОКТЯБРЬ 1990 г.
Применения, электроника, адгезивные, механические, модульные, уретановые, уретановые клеи для электроники
California Bearing Ratio (CBR), Plate Load Test (PLT… article.sapub.org
Journal of Civil Engineering Research 2012, 2 (1): 34-40 DOI: 10.5923 / j.jce.20120201.05 Оценка модуля упругости и модуля упругости реакции земляного полотна …
Оценка, Плита, Калифорния, Подшипник, Реакции, Соотношения, Модуль, Соотношение подшипников Калифорнии, Земляное полотно, Оценка модуля, Модуль реакции земляного полотна
1 компонент
, быстротвердеющий, под покраску, … www.mapei.com
Mapeflex PU45 при эксплуатации выдерживает движения до 20% средней ширины герметичного шва. Если во время эксплуатации смещения превышают 20%, используйте полиуретановый герметик Mapeflex PU40 с низким модулем упругости .
Компонент, быстрое отверждение, модуль упругости, полиуретан, отверждение, окрашиваемый, быстрое отверждение
Свойства одноуглеродистого материала при растяжении и изгибе
… www.iccm-central.org
В настоящей работе проводятся испытания на растяжение и изгиб одиночных нитей для коммерчески доступных сверхвысоких прочности на основе ПАН, сверхвысокого модуля упругости на основе шага и высокого
Высокий, Одинарный, Свойства, Углерод, Прочность, Модуль, Изгиб и высокий, Изгибные свойства одиночного углерода
Понимание реологии термопластичных полимеров www.tainstruments.com
AAN013 Понимание реологии термопластичных полимеров Ключевые слова: полимеры-термопласты, клеи, DMA, расплав, стеклование, вязкость, вязкоупругость, модуль ,
Понимание, термопласт, полимер, модуль, реология, понимание реологии термопластичных полимеров
Механические испытания пластика, резины , эластомера,… тестпластик.com
Discover The Answers ™ Young ’ Модуль упругости рассчитывается путем деления напряжения на деформацию. Предел текучести — большинство пластиков имеют предел текучести…
Испытания, Молодые, Механические, Пластмассы, Резина, Модуль упругости, Механические испытания пластмасс, Модуль S
Материалы FullCure — Fastprotos.com
www.fastprotos.com
Свойство ASTM Метрическая имперская прочность на разрыв D-638-03 МПа 50 фунтов на кв. Дюйм 7221 Модуль упругости D-638-04 МПа 2495 фунтов на квадратный дюйм 361775 Удлинение при разрыве D-638-05% 20% 20
Модуль упругости
UltraPruf® II SCS2902 — Jaichittra INC polycarbonateroofingsheets.net
UltraPruf® II SCS2902 UltraPruf® II SCS2900 Силиконовый герметик Описание продукта UltraPruf® II SCS2900 Герметик представляет собой однокомпонентное нейтральное отверждение, с низким модулем упругости , матовым покрытием и устойчивым к атмосферным воздействиям 13 силикон 13
Силикон, Герметик, Модуль упругости, Силиконовый герметик, Ultrapruf, 174 ii scs2902, Scs2902, Низкомодульный
Модуль разрыва (прочность на изгиб ) — Эдж Пейн… www.ejpayne.com
Тел .: +44 (0) 1782 312534 Факс: +44 (0) 1782 599868 Электронная почта: [email protected] 1, Belgrave Road, Longton, Сток-он-Трент, ST3 4PR, Великобритания www.ejpayne.com Модуль разрыва (прочность на изгиб )
Прочность, модуль, изгиб, разрыв, Belgrave, модуль разрыва, прочность на изгиб
Похожие запросы
Специалист по BIM Консультации по модулю упругости, Специалист по BIM Консультации по модулю Консультации по модулю, Информационное моделирование зданий, Модуль упругости Бьюкенен, Разделение и модуль упругости на языках программирования, Лаборатория 7: Эластичность материалов и молодые, Модуль S, Модуль, ДИНАМИЧЕСКИЙ МОДУЛЬ, Исследования , Модуль упругости полиэтилена, модуль упругости сополимеров поли (этилен-соакриловой кислоты), сжимаемость, определение объемного модуля, прочности на разрыв, удлинения и модуля, конструкция стали в соответствии с Еврокодом 3, экспоненциальная форма, аргумент, модуль и аргумент , Уретановые клеи для электроники, Расчет модуля упругости пластического сечения, Модуль S кремния? Хопкрофт, Калифорния Коэффициент несущей способности (CBR), плита, оценка модуля, модуля реакции земляного полотна, МОДУЛЬ ПОЧВ ПОД ЦИКЛИЧЕСКОЙ НАГРУЗКОЙ, МОДУЛЬ ПОЧВЫ ПОД ЦИКЛИЧЕСКОЙ НАГРУЗКОЙ ПРИ МАЛЫХ, ВЗАИМОСВЯЗЬ МЕЖДУ ПОДГРУЗКОЙ, СПЛАВ МОДУЛЬ 600, ПАСПОРТ КОМПОНЕНТОВ быстротвердеющий, окрашиваемый, полиуретан, поставка инженерных решений, графит, свойства изгиба одноуглеродистого, прочность и высокий, понимание реологии термопластичных полимеров, сцепление, прочность на разрыв, удлинение, Al – Si, молодые, механические испытания Пластик, резина, Определение неопределенностей, упрочнение сополимера этилена и октена (POE), SHORE A DUROMETER AND ENGINEERING, AASHTO Руководство по проектированию толщины дорожного покрытия, Высокая, Бетон, Высокомодульная, Информация о продукте Силиконовые герметики, гидростатические, полиэтиленовые, эластичные, UltraPruf ® II SCS2902, силиконовый герметик, герметик, низкий модуль упругости, силикон, содержание, разрыв, модуль реакции грунтового основания — which, модуль прочности на изгиб при разрыве, B Элгрейв
Введение в концепцию дизайна сверхбольших контейнеровозов, работающих на СПГ | Международная конференция по океанологии и полярной инженерии
Одно из возможных решений, двигательная установка, работающая на СПГ, получила широкое распространение для работы с 0.5% -ный предел содержания серы для судового мазута в соответствии с IMO 2020, за исключением скруббера SOx и с использованием топлива с низким содержанием серы. Недавно для удовлетворения этих потребностей были разработаны сверхбольшие контейнеровозы (ULC), работающие на СПГ.
Например, их топливные баки для СПГ вместо баков для обычного мазута (HFO) могут быть спроектированы как тип IMO типа B или тип мембраны в зависимости от предпочтений Владельца или капитальных затрат. Этот документ в основном предназначен для ознакомления с концепцией конструкции ULC, работающей на СПГ, которая была спроектирована и последовательно разработана DSME.
Кроме того, должны быть представлены выдающиеся инженерные технологии для новой конструкции ULC, работающих на СПГ, которые неизбежно потребуются для обеспечения структурной адекватности.
Следовательно, результаты оценки экономической эффективности для применения каждого типа топливного бака для СПГ (тип B IMO или мембранный тип) будут показаны в этом документе для справки.
ВВЕДЕНИЕ
1 января 2020 года Международная морская организация (ИМО) вводит новый регламент 0.5% -ный глобальный предел серы для судового топлива. Соответственно, все коммерческие суда должны использовать судовое топливо с содержанием серы не более 0,5% по сравнению с текущим пределом 3,5%, чтобы уменьшить количество оксида серы, за исключением зон контроля выбросов (ECA), где содержание серы составляет 0,1%. с 2015 г.
Чтобы соответствовать требованиям IMO 2020, за исключением судового газойля (дистиллятного топлива с низким содержанием серы), существует несколько следующих вариантов:
Мазут тяжелый: 0,1% мазут со сверхнизким содержанием серы (ULSFO) и 0.5% мазут с очень низким содержанием серы (VLSFO)
Система очистки выхлопных газов (скруббер)
СПГ-топливо
Альтернативные виды топлива: сжиженный нефтяной газ, метанол, биотопливо, сжатый природный газ, солнечная энергия и топливо ячейки и т.
No related posts.

Предел упругости стали 3 — Строительство домов и бань

Сталь Ст3

Химический состав

Физические и механические свойства

Расшифровка марок Ст3

Применение стали Ст3

Диаграмма растяжения стали марки Ст3

Углеродистая сталь марки Ст3сп по ГОСТ 380

Химический состав

Механические свойства

Приемка, маркировка, упаковка, транспортирование и хранение

Аналоги стали марки Ст3сп

Модуль упругости разных материалов, включая сталь

Модуль упругости — что это?

Таблица показателей упругости материалов

Сталь ст3 — характеристика, свойства, применение

Модуль упругости разных материалов, включая сталь

Модуль упругости — что это?

Таблица показателей упругости материалов

Модуль упругости различных материалов

Сталь Ст3 — Металлургическая компания

СТАЛЬ СТ3 (Ст3сп) — характеристика, физические свойства, применение, твердость

Химический состав стали СТ3

Разновидности

Применение

Углеродистая сталь марки ст3сп — обыкновенного качества

Заменители

Иностранные аналоги

Расшифровка стали Ст3сп

Вид поставки

Характеристики, применение и назначение

Температура критических точек, °C

Химический состав, % (ГОСТ 380-94)

Химический состав, % (ГОСТ 380-2005)

Нормируемые показатели стали Ст3сп по категориям проката (ГОСТ 535-2005)

Параметры применения электросварных прямошовных труб из стали Ст3сп (ГОСТ 32569-2013)

Параметры применения электросварных спиральношовных труб из стали Ст3сп (ГОСТ 32569-2013)

Применение стали Ст3сп для крепежных деталей(ГОСТ 32569-2013)

Условия применения стали Ст3сп для корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок (штамповок) (ГОСТ 33260-2015)

Стойкость конструкционных материалов против щелевой эрозии (ГОСТ 33260-2015)

Механические свойства проката при растяжении, а также условия испытаний на изгиб в холодном состоянии (ГОСТ 535-2005)

Ударная вязкость проката (ГОСТ 535-2005)

Механические свойства проката

Механические свойства поковок

Ударная вязкость KCU (ГОСТ 380-94)

Механические свойства при повышенных температурах

Предел выносливости

Технологические свойства

Сварка

Сварочные материалы для электродуговой сварки

Сварочные материалы для сварки в защитных газах

Сварочные материалы для сварки под флюсом

Сварочные материалы для сварки стали ст3сп с другими сталями

Температура предварительного и сопутствующего подогрева и отпуска при сварке конструкций из стали ст3сп

Рекомендуемые режимы сварки при исправлении дефектов сварных швов

Режимы электродуговой сварки образцов и изделий

Режимы аргонодуговой сварки образцов для входного контроля сварочных материалов

Коэффициент линейного расширения

Модуль Юнга (нормальной упругости) Е, ГПа

Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м*К)

Справочные сведения по дисциплине СМ ()

Модуль упругости стали гост — Яхт клуб Ост-Вест

Общее понятие

Дополнительные характеристики механических свойств

Значение модуля упругости

Модуль упругости — что это?

Таблица показателей упругости материалов

Физический смысл

Определение

Модули упругости, их виды

Как определить модуль упругости стали

Механические свойства стеклотекстолитов, текстолитов, гетинаксов

Интернет-ресурс с информацией о материалах — MatWeb

MatWeb, ваш источник информации о материалах

Как найти данные о собственности в MatWeb

Сравнительное исследование метода испытания модуля упругости при растяжении горных материалов

1. Введение

2. Экспериментальные методы

2.1. Испытание на одноосное сжатие (UCT)

2.2. Испытание на прямое растяжение (DTT)