Металлов

Количественный анализ напряженного состояния, возникающего в конструкциях в результате сварочного нагрева, невозможен без учета изменения механических и физических свойств металлов при повышении температуры.

Экспериментальное получение механических характеристик при высоких температурах и нормальных скоростях деформаций (dε /dt= 0, 01 - 3, 0 мин^-1) представляет значительные трудности, так как при этом начинает оказывать существенное влияние фактор времени испытания и на результатах сказывается влияние ползучести.

Под влиянием высокой температуры механические свойства металлов изменяются настолько, что знания характеристик прочности и пластичности при комнатной температуре оказывается совершенно недостаточно. Предел прочности σ _в и предел текучести σ _т (σ _{0, 2}) в начале нагрева медленно убывают (рис. 1.13). Дальнейшее повышение температуры влияет на эти характеристики неодинаково. Так, у стали 20 (см. кривую изменения σ _в на рис. 1.13) при достижении температуры 200-300 °С предел прочности возрастает до максимума. У некоторых сталей при этих температурах значение σ _в становится на 10-20 % больше, чем при комнатной температуре. Это явление называют охрупчиванием. При дальнейшем увеличении температуры пластические свойства стали восстанавливаются, а прочностные показатели быстро падают. Легированные стали и цветные сплавы при повышении температуры обнаруживают большей частью монотонное снижение σ _в и σ _т, а также монотонное возрастание относительного удлинения.

Рис. 1.13 Рис. 1.15

Изменение величины коэффициента теплопроводности зависит в значительной мере от количества примесей и легирующих элементов (рис. 1.15). Низколегированные и низкоуглеродистые стали реагируют на повышение температуры снижением коэффициента теплопроводности. Причем это снижение тем существеннее, чем больше в стали железа. У высоколегированных сталей с повышением температуры коэффициент теплопроводности растет. Коэффициент линейного расширения и удельная теплоемкость металлов с повышением температуры обычно увеличиваются.