Сталь і її основні властивості - металорізальні верстати, арматура і зварювання арматури
Сталь в залежності від вмісту вуглецю підрозділяється на низкоуглеродистую, що містить менше 0,25% вуглецю; середньовуглецеву з вуглецем від 0,25 до 0,6%, високовуглецеву, яка містить від 0,6 до 1,7% вуглецю. Для арматури залізобетонних конструкцій застосовують в основному середньовуглецеві стали.
З метою поліпшення властивостей стали в сплав додатково вводять легуючі добавки: нікель, хром, вольфрам, ванадій, молібден, мідь, алюміній, бор, титан, марганець, кремній і т. Д. Від чого вона набуває велику міцність і інші позитивні якості. Стали з такими добавками називаються легованими. Найбільш широко в будівництві застосовуються низько і середньолеговані стали (ст.З, ст.5, 18Г2С, 35ГС, 25Г2С, 30ХГ2С), в яких міститься невеликий відсоток легуючих добавок.
Сталь має здатність чинити опір зусиллям розтягування, стиснення, вигину, удару. Розглянемо лише одну з них - здатність стали чинити опір зусиллям розтягування, що найбільш характерно для умов роботи арматурних сталей.
Міцність стали на розтягнення
Міцністю стали на розтягнення називається здатність чинити опір руйнуванню під дією зовнішніх розтягуючих сил (навантажень). Величина розтягуючого зусилля зразка стали, розділена на його площу в будь-який момент до його раз-рушення, називається напругою і вимірюється в кг / см2.
Приклад: напруги в арматурному стержні діаметром d = 20 мм, який розтягується силою Р = 5000 кг, складуть 1600 кг / см2. Межею міцності стали називається найбільше напруження, яке здатний витримати стрижень (зразок). Межа міцності вимірюється в кг / см2. Основним методом визначення міцності металу є випробування на розтяг. Результати випробування зображують графічно у вигляді діаграми (дивіться малюнок). За вертикальної осі відкладають значення величин розтягуючих зусиль, розділених на площу зразка, т. Е. Напружень, а по горизонтальній осі відкладають значення виникають при розтягуванні величин подовжень стержня в процентах від початкової довжини його.
З розглянутої діаграми про деформації (подовження) можна встановити залежність між подовженням, званим деформацією, і розтягують напруженнями зразка металу.
На початку випробування деформація збільшується пропорційно напрузі, т. Е. Вона зростає в стільки разів, у скільки разів зросли напруження розтягу. Пряма лінія OA на початку діаграми вказує на пряму пропорційну залежність між деформаціями і напруженнями.
Якщо в цій початковій стадії припинити процес розтягування, т. Е. Прибрати розтягувальну силу, то стрижень повернеться до первісної своїй довжині; як кажуть, деформація на цій стадії є пружною. Ділянка діаграми OA називається зоною пружних деформацій, а напруги в точці А називаються межею пропорційності.
Таким чином, межею пропорційності називається то найбільшу напругу, при якому після зняття напружень зникають деформації. За точкою А подовження починають зростати швидше, ніж зростають напруги, і пряма переходить в криву АБ, що свідчить про порушення пропорційної залежності між зусиллям і подовженням.
За точкою Б крива переходить в горизонтальну пряму БВ, що відповідає такому стану зразка, коли деформація (подовження) зразка зростає без збільшення напруги. Зазвичай в цьому випадку прийнято говорити, що сталь тече. Частина діаграми, відповідна горизонтальному відрізку БВ, називається майданчиком плинності.
Величина напруги, при якому почався процес плинності (точка Б на діаграмі) називається межею плинності (ат). Після закінчення процесу плинності (точка В на діаграмі) збільшення деформацій кілька сповільнюється і зразок може сприйняти велику розтягувальну силу, ніж при стані плинності. Цей процес розтягування за межею плинності відбувається аж до розриву зразка (точка Г на діаграмі).
Величина напруги, при якому сталося руйнування зразка, є межа міцності стали.
Деякі види стали, наприклад холоднотянутая дріт, при розтягуванні не мають яскраво вираженого стану плинності, при якому подовження ростуть без збільшення напруги. Для таких сталей визначається тільки межа міцності.
Межа плинності і межа міцності стали
Про стали, застосовуваної в якості арматури в залізобетонних конструкціях, найбільш важливо знати межу плинності і межа міцності. Якщо почався процес плинності, т. Е. Арматура отримала значні подовження, то в бетоні виникнуть неприпустимо великі тріщини і процес подовження арматури закінчиться руйнуванням залізобетонної конструкції. Якщо в арматурі буде досягнута межа міцності, відбудеться її розрив і залізобетонна конструкція зруйнується миттєво (крихке обвалення). У таблиці наведені показники механічних властивостей деяких арматурних сталей. Визначення міцності на розтяг і інших механічних властивостей стали проводиться в заводській лабораторії на спеціальних розривних машинах.
Крім випробування на розтягнення, сталь відчувають на вигин в холодному стані. Для цього зразок згинають в холодному стані під кутом в залежності від марки стали від 45 до 180 ° навколо оправлення діаметром від 1 до 5 діаметрів зразка. Після вигину на зовнішньої розтягнутої стороні зразка не повинно бути ніяких тріщин, відшарувань або зламу.