Испытания строительных металлов на растяжение

В строительных конструкциях широко используются металлы, которые подвергаются различным видам механического воздействия: растяжению, сжатию, удару. Поэтому при расчете строительных конструкций необходимо иметь механические характеристики металлов, определяемые по результатам испытаний металлов на растяжение и твердость. Будем в дальнейшем для определенности говорить о строительных сталях. Для испытания стали на растяжение используют цилиндрические и плоские образцы стандартных форм и размеров. Вид и размеры цилиндрического образца приведен на рис. 1. Среднюю часть образца называют рабочей. На ней при помощи керна и штангенциркуля наносят расчетную длину 1 ₀ = 200 мм (±0,1 мм), затем с точностью 0,5% определяют площадь поперечного сечения образца S ₀. На обеих головках испытываемого образца ставят клеймо с его номером. Сталь на растяжение испытывают на разрывных машинах типа УММ-50. После обмера образец помещают в захваты машины и центрируют его. Затем устанавливают стрелку шкалы силоизмерителя машины на нуль, включают двигатель и испытывают образец на растяжение до полного его разрыва. Нарастание нагрузки должно быть плавным. Результатом испытания является диаграмма растяжений, которая записывается автоматически. Она отражает связь между величиной нагрузки Р и абсолютным удлинением образца D 1 (рис. 2). На диаграмме можно выделить 5 характерных точек. Точка 1 соответствует пределу пропорциональности, т.е. наибольшему напряжению на линейном участке кривой. Это напряжение вычисляют по формуле s_пр = Р _пр/ S ₀. Если нагрузку увеличивать только до точки 1, а затем снять ее, то образец примет первоначальную форму и остаточные деформации в нем будут отсутствовать. При увеличении нагрузки свыше Р _пр испытываемый образец удлиняется быстрее, чем возрастает нагрузка, т.е. пропорциональность нарушается (участки 1-2 и 2-3). Наличие горизонтального участка 2-3 указывает на то, что образец самопроизвольно вытягивается (течет), хотя нагрузка остается постоянной. Наименьшее напряжение s_т, при котором образец деформируется без увеличения нагрузки, называют пределом текучести и определяют его из формулы s_т= P _т /S₀.

Наиболее важной характеристикой в данных испытаниях является предел прочности при растяжении s _p = Р_р / S ₀, где Р_р - наибольшая нагрузка, предшествующая разрыву образца (точка 4).

Помимо названных характеристик в данных испытаниях определяют относительное удлинение d и относительное сужение j. Эти величины определяют по формулам

d = 100(1 ₁ - 1 ₀)/ 1 ₀ и j = 100(S ₀ - S ₁)/ S ₀

где 1 ₁ - длина образца после разрыва, S ₁ - площадь поперечного сечения в месте разрыва (в шейке). По результатам испытаний определяют марку стали. Сталь самой низкой марки (Ст_o) характеризуется величинами d_р = 300 МПа и d = 20%. Для стали самой высокой марки Ст₆ s_p = 800 МПа и d = 12%.