Пределы прочности сталей таблица

Углеродистая конструкционная сталь. В соответствии с имеющимися стандартами углеродистая конструкционная сталь делится на:

• сталь обыкновенного качества (ГОСТ 380—50)
• сталь качественную (ГОСТ 1050—52).

Сталь обыкновенного качества

Сталь обыкновенного качества согласно ГОСТ 380—50 делится на две группы (А и В).

Стали группы А

Группа А объединяет марки по механическим свойствам, гарантируемым заводом-поставщиком; химический состав стали в этой группе ГОСТ не оговаривается, и завод-поставщик не несет за него ответственности.

Сталь группы А маркируется следующим образом:

Механические характеристики: для углеродистых и низколегированных сталей — табл. 1 и 2, для теплоустойчивых хромистых сталей — табл. 3 и 4, для жаропрочных, жаростойких и коррозионностойких сталей аустенитного и аустенито-ферритного класса — табл. 5 и 6

Таблица 9

Таблица 10

Таблица 11

Таблица 12

Таблица 13

Таблица 14

Таблица 15

Примечание. Предел текучести для поковок, сортового проката и труб при 20 °С следует принимать:

— для поковок из стали марок 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т — ;

— для поковок и сортового проката из стали марки 08Х18Н10Т — ;

— для сортового проката из стали марок 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т —;

— для поковок из стали марок 03Х17Н14М3, 03Х18Н11 — ;

— для сортового проката из стали марки 03Х18Н11 — ;

— для труб из стали марки 03Х21Н21М4ГБ (ЗИ-35) — ;

— для поковок из стали марки 03Х21Н21М4ГБ (ЗИ-35) — (поковки)

где предел текучести материала поковок определен по ГОСТ 25054 (по согласованию).

Таблица 16

* Для сталей 08Х17Н13М2Т, 08Х17Н15М3Т предел текучести при 20 °С равен 200 (2000) МПа (ксг/см 2 ).

1. Для поковок из стали марок 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т, пределы текучести, приведенные в табл. 16, умножают на 0,83.

2. Для сортового проката из стали марок 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т пределы текучести, приведенные в табл. 16, умножают на

где R*p0,2 — предел текучести материала сортового проката определен по ГОСТ 5949.

3. Для поковок и сортового проката из стали марки 08Х18Н10Т пределы текучести, приведенные в табл. 16, умножают на 0,95.

4. Для поковок из стали марки 03Х17Н14М3 пределы текучести, приведенные в табл. 16, умножают на 0,9.

5. Для поковок из стали марки 03Х18Н11 пределы текучести, приведенные в табл. 16, умножают на 0,9; для сортового проката из стали марки 03Х18Н11 пределы текучести умножают на 0,8.

6. Для труб из стали марки 03Х21Н21М4ГБ (ЗИ-35) пределы текучести, приведенные в табл. 16, умножают на 0,88.

7. Для поковок из стали марки 03Х21Н21М4ГБ (ЗИ-35) пределы текучести, приведенные в табл. 16, умножают на отношение

где R*p0,2 — предел текучести материала поковок определен по ГОСТ 25054 (по согласованию).

Временное сопротивление σ_в

Предел текучести σ_т

Допускаемые напряжения **, МПа

при растяже-нии σ_-1р

* Условие обозначения термической обработки в табл.: О – отжиг; Н – нормализация; У – улучшение; Ц – цементация; ТВЧ – закалка с нагревом ТВЧ; В – закалка с охлаждением в воде; М –закалка с охлаждением в масле; НВ – твердость по Бринеллю. Число после М, В, Н или ТВЧ – среднее значение твердости по НRC.

** Римскими цифрами обозначен вид нагрузки, см. табл. 1.1.

Механические свойства и допускаемые напряжения легированных конструкционных сталей

Временное сопротивление σ_в

Предел текучести σ_т

Допускаемые напряжения **, МПа

при растяже-нии σ_-1р

Продолжение табл. 1.3

Временное сопротивление σ_в

Предел текучести σ_т

Допускаемые напряжения **, МПа

при растяже-нии σ_-1р

Эффективный коэффициент концентрации напряжений при статических нагрузках [3]

(1.10)

где — теоретический коэффициент концентрации напряжений[3]; —коэффициент чувствительности материала к концентрации на­пряжений при статической нагрузке.

Можно приближенно принять: для пластичных материалов ; для хрупких материалов со значительной внутренней неоднородностью (чугун, некоторые виды цветного литья) ; для хрупких материалов с однородной структурой (закаленная сталь) ; для металлов, работающих при низких температурах (до — 80°С), увеличивается, оставаясь, однако, всегда меньше единицы.

Разновидности циклов перемены напряжений : а — симметричный; б — асимметричный, знакопеременный; в — пуль­сирующий; г — асимметричный, знакопостоянный; с* — постоянная на­грузка

Рис. 1.3. Кривые выносливости машиностроительных мате­риалов

При циклических (переменных) нагрузках (рис. 2.16) за пре­дельное напряжение принимается предел выносливости (усталости) соответствующего цикла нагружения (симметричного , пульси­рующего или асимметричного (рис. 2.17) *.

Для ассиметричных циклов нагружения, характеризуемых коэффициентом ассиметрии , предел выносливости () и амплитудное напряжение можно найти по диаграмме предельных напряжений (рис. 1.4, а, б) в зависимости от среднего напряженияили по формуле [3; 16]:

, (1.11)

При отсутствии необходимых механических характеристик ма­териалов можно пользоваться приближенными соотношениями ме­жду ними.

Например, для сталей *:

;;

;;

; ;

;

;;

;.

Нижние значения соответствуют прочным легированным сталям, верхние — углеродистым.

Рис. 1.4. Масштабный фактор :

Масштабный фактор включает:

1′ и 2′ — пределов прочности углеродистых и легирован­ных сталей; 1 и 2 — пределов текучести и выносливости этих же сталей; 4 и 6 — пределов выносливости тех же сталей при высокой концентрации напряжений; 3 — проч­ностные характеристики чугуна и цветных металлов; 5 — пределов выносливости этих же металлов при на­личии концентрации

Предел выносливости материалов, как правило, получают в ре­зультате испытаний стандартных образцов малого диаметра. Пото­му при оценке прочности деталей машин необходимо учитывать влияние на их выносливость следующих основных факторов: абсо­лютных размеров и конструктивных форм детали; состояния по­верхности и свойств поверхностного слоя; изменения режимов на­гружения и срока службы и т. п.

Учитывая выражение (1.9) и основные факторы, влияющие на предел выносливости детали, получим для любых материалов [3; 16]

, или (1.13)

где — предел выносливости соответственно для циклов нагру­ження: симметричного, пульсирующего, асимметричного (см. рис. 1.4); если разрушение обусловлено главным образом ам­плитудными напряжениями, ; — допустимый коэф­фициент безопасности; — масштабный фактор(рис. 2.19); — коэффициент упрочнения или коэффициент влияниякачества обработки поверхности (рис. 2.20); — коэффи­циет долговечности; —эффективный коэффициент концент­рации напряжений (рис. 2.21); —коэф­фициент, учитывающий суммар­ное влияние основных факторов на предел выносливости детали. Эффективный коэффициент концентрации, отнесенный к наибольшему напряжению лю­бого асимметричного цикла с асимметрией , находят [15] извыражения

(1.14)

Рис. 1.5. Коэффициент, учитывающий со­стояние поверхности :

1 — зеркальное полирование; 2 — грубое по­лирование или тонкое шлифование; 3 — тон­кая обработка резцом (обтачивание, фрезеро­вание); 4 — грубое шлифование или грубое обтачивание; 5 — наличие окалины или кор­розии до работы; 6 — коррозия в пресной воде в процессе работы; 7 — то же в морской во­де; 8—наличие поверхностного упрочнения

При отсутствии необходи­мых экспериментальных дан­ных при кручении можно опре­делить [15; 38]

(1.15)

(1.16)

Коэффициент долговечности определяют по формуле.

(1.17)

где — показатель степени кривой выносливости; величина для деталей изменяется в широких пределах (от 3 до 20 и более), при­чем с ростом уменьшается приближенно по зависимости ; ; для сварных соединений ; для деталей из углеродистых сталей 12. ..20; для деталей из легированных ста­лей — 20.. .30. При отсутствии данных при кручении можно при­нимать значения, приведенные для изгиба [9]; — базовое числоциклов перемены напряжений, соответствующее длительному пределу выносливости; обычно принимают для сталей , для цвет­ных металлов, при контактной прочности;— эквивалентное число циклов перемены напряжений.

Рекомендации по выбору минимального и максимального значений K_L приводится в соответствующих разделах. Обычно K_L≥1, т. е. при N_LE >N принимаются K_L=1.

Эквивалентное число циклов переменны напряжения определяют зависимости от характера нагружения.

При постоянной нагрузке и при постоянной частоте нагружения

.

Рис. 1.6. Эффективные коэффициенты концентрации напряжений