Работа стали на растяжение. Зависимость между напряжениями и деформациями для разных материалов при работе стали на растяжение устанавливается экспериментально.

Диаграмма растяжения стали

Рис. 4.19. Диаграмма растяжения стали.

1 – малоуглеродистые стали (стали обычной прочности); 2 – стали высокой прочности; 3 – поликристалл железа

_в – предел прочности (временное сопротивление); _т – предел текучести ;

_п – предел пропорциональности; ₀₂ –условный предел текучести

, где , МПа – нормальное напряжение; Е – модуль упругости;  – относительное удлинение образца после разрыва является показателем пластичности. Для малоуглеродистых сталей –   = 2025%; для высокопрочных сталей –  = 810%.

При _т/_в=0,6 Ст3.

При _т/_в=0,8 высокопрочные стали.

.

.

Характер деформаций стали под действием нагрузки определяется совместной деформацией ее составных частей (феррита и перлита). Перлит размещается между зернами феррита в виде прослоек и отдельных включений. На начальных стадиях загрузки пластические деформации зерен феррита сдерживаются сопротивлением прослоек перлита. При напряжениях, которые равняются пределу текучести, сопротивление перлита преодолевается. Происходит общий сдвиг. На диаграмме появляется площадка текучести.

В высокопрочных сталях сопротивление перлитовых включений, легирующих элементов и их соединений, настолько большое, что площадка текучести не проявляется . В этом случае отмечают условный предел текучести ₀₂. Когда относительное удлинение достигает определенной величины (около  2,5%), материал перестает течь и становится опять способным оказывать сопротивление. Диаграмма растяжения становится криволинейной. С увеличением нагрузки при пластических деформациях связь между частями кристаллов на плоскостях скольжения уменьшается. Соответственно этому уменьшается и модуль деформации, диаграмма становится каждый раз более пологой, пока не будет достигнут предел прочности _в, при котором металл разрушается.

При пластических деформациях малоуглеродистых сталей на растянутых образцах заметно появление характерных линий, которые называются линиями текучести или линиями Людерса-Чернова, которые идут под углом 45 к линии растягивающих усилий. Направление их совпадает с направлением наибольших касательных напряжений.

Разрушение бывает вязкое (пластичное) – от сдвига; хрупкое – в результате отрыва и смешанное.

Касательные напряжения и пластические деформации – причина вязкого разрушения. Хрупкое разрушение является следствием развития упругих деформаций металла до отрыва в условиях, когда затруднены пластические сдвиги. В этом случае наблюдается разрыв межатомных связей кристаллических решеток зерен при очень незначительных сдвигах в отдельных зернах.

Работа стали на сжатие. При работе на сжатие металл ведет себя, как и при растяжении. Значения предела текучести, модуля упругости и длины площадки текучести, равняются таким же показателям при растяжении.

То есть, стали хорошо работают как на растяжение, так и на сжатие. Это очень важная особенность.