Анализа материјалних својстава челичних плоча

Увод: Важанство својстава материјала у избору челичне плоче

Свойства материјала челичних плоча чине основу на којој се граде сви конструктивни и механички пројекти. Ови својства одређују како ће челична плоча реаговати на наметнуте снаге, услове околине и производне процесе. Разумевање односа између хемијског састава, механичког понашања и карактеристика обраде је од суштинског значаја за инжењере, произвођаче и професионалце у области набавке како би изабрали оптимални материјал за сваку примену. Челичне плоче се категоризују по њиховом хемијском саставу - углавном садржају угљеника и елементима легура - који директно утичу на њихова механичка својства као што су чврстоћа удужња, чврстоћа на истезање, тврдоћа, дуваност и чврстоћа. Најчешће челичне плоче су угљеничне структурне челије, са садржајем угљеника који се обично креће од 0,06% до 0,22%, а мање од 0,25% је најчешће коришћено. Виши садржај угљеника генерално повећава чврстоћу, али смањује дугативност и заваривост, стварајући фундаментални компромис који мора бити пажљиво уравнотежен у избору материјала.

Механичка својства: чврстоћа на износ, чврстоћа на истезање и продуженост

Механичка својства челичних плоча су примарни критеријум за конструктивни дизајн и избор материјала. Granica tečenja представља напетост при којој материјал почиње да се пластично деформише, што означава границу еластичног понашања. Zatezna čvrstoća указује на максимални оптерећење које материјал може издржати пре кршења, пружајући крајњу снагу ношења оптерећења. Istegljivost мери гнојностспособност деформације без кршењакоји је од суштинског значаја за обраду и пружа безбедносну маржу у условима преоптерећења.

За АСТМ А36, најчешћи нискоугледни конструктивни челик, минимална чврстоћа излаза је 36 кси (око 250 МПа), са чврстошћу за истезање од 58 до 80 кси (400 до 550 МПа) и минималном продужом од 18%. Ова равнотежа својстава чини А36 погодним за опште структурне апликације, стамбене опоре, компоненте мостова, лежајеве плоче и делове машина.

Виша чврстоћа пружа побољшане перформансе за захтевне апликације. За АСТМ А572 класу 50, широко коришћену у структурним апликацијама, минимална чврстоћа излаза је 50 кси (345 МПа). За апликације са ултрависоком чврстоћом, специјализоване челичне плоче могу постићи чврстоће излаза од 670870 Н/мм2 и чврстоће за истезање од 780940 Н/мм2. Q345qC (мостова челик) има чврстоћу излаза од 345 МПа, док високо чврстоће као што је Q460C нуди чврстоће излаза до 460 МПа. Како се дебљина плоче повећава, механичка својства могу се смањити. За КВ235Б, чврстоћа излаза варира са дебелином: 235 МПа за дебелине до 16 мм, 225 МПа за 1640 мм, 215 МПа за 40100 мм и 195 МПа за 100150 мм.

Хемијски састав: Основа својстава челика

Химијски састав челичних плоча је основна одређивач њихових механичких својстава, завариваности и отпорности на корозију. Углец је примарни појачајући елемент: како се садржај угљеника повећава, јачина и тврдоћа се повећавају, али се гножљивост и заваривост смањују. АСТМ А36 има садржај угљеника од око 0,26% максимум, док више чврстоће као што је А572 Гред 50 има угљеник до 0,23%. Манган повећава чврстоћу и тврдоћу; А36 обично садржи 0,600,90% МН. Фосфор и сумпор се контролишу као нечистоће; за челик класе А283 Ц, границе су максимум 0,030% за обоје.

Други легурирани елементи додатно побољшавају својства. А588 стаљ од ветровијести садржи хром, никел и бакар како би се повећала отпорност на атмосферску корозију. Ниобијум и ванадијум се додају високојаким нисколегираним челицима (HSLA) за рафинирање зрна и јачање падавина. Вриједност за заваривање је критична за процењу еквивалента угљеника (ЦЕВ); ниже вредности ЦЕВ-а генерално указују на бољу завариваност.

Тврдост, чврстоћа на ударе и отпорност на зношење

Тврдост мери отпорност материјала на убоду и зношење, што је критично за апликације које укључују клизне абразије или ударе. Бринелова тврдоћа је најчешће мерење за челичне плоче. АР450Ф абразивно отпорни челик има типичан опсег Бринелове тврдоће од 430480 БХН, дизајниран за апликације које захтевају и отпорност на зношење и отпорност на ударе. NM500 отпорна челична плоча достиже тврдоћу HV од 500520 са чврстоћом излаза од 1222 МПа и чврстоћом на истезање од 1583 МПа.

Тврдост удара мери способност материјала да апсорбује енергију током изненадног оптерећења, што је критично за апликације на ниским температурама. Тестирање на В-ускоку из Чарпија квантификује чврстоћу удара. АСТМ А633 нормализовани високојаки нисколегирани челик посебно је погодан за рад на ниским температурима околине од -50 °Ф (-45 °С) и где је потребна чврстоћа резе боље од оне која се очекује у ваљеним материјалима. Високојаки морски плочи могу постићи енергију апсорпције удара Чарпија од -60 °C која прелази 90 Ј. Опорне плоче као што је HARDOX комбинују одличну чврстоћу и високу чврстоћу.

Карактеристике заваривања, обликовања и израде

Карактеристике обраде челичних плочазавариваност, формабилност и обраданостодређују колико лако могу бити израђене у готове компоненте. На сварење утиче хемијски састав, првенствено угљенски еквивалент (ЦЕВ). Ниже вредности ЦЕВ указују на бољу заваривост. За АСТМ А36 одлична заварива способност се постиже стандардним процедурама. Послеваривна топлотна обработка може значајно побољшати својства заваривања; на пример, ПВХТ на 550 °C током 75 минута може повећати крајњу чврстоћу за истезање за 5%, чврстоћу уноса за 10% и чврстоћу удара за 31%.

Формабилност мери способност материјала да се изложи савијању, штампању и дубокоцртању без пуцања. Хладно ваљан челични листови карактеришу се високом прецизношћу димензија и добрим изгледом, ниском ценом и добром обрађивањем, што их чини погодним за широк спектар апликација за машине и грађевинске објекте. Топло ваљдане челичне плоче пружају високу чврстоћу, добру чврстоћу и одлична својства обраде и заваривања.

Уобичајене категорије челичних плоча и њихови профили

Различите апликације захтевају различите квалитете челичних плоча. ASTM A36 (снигледни конструктивни челик) нуди одличну заваривост, формабилност и добар однос чврстоће према тежини. ASTM A572 класа 50 пружа већу чврстоћу за структурне апликације. ASTM A516 предвиђен је првенствено за завариване посуде под притиском у којима је важна побољшана чврстоћа резе. А588 стаљ за отпор на ветру нуди побољшану отпорност на атмосферску корозију. АР400/АР450/АР500 абразивно отпорни челици пружају тврдоћу и отпорност на зношење за рударску опрему и опрему за рушење материјала. Q235B је најчешћи кинески угљенични структурни челик. Разумевање ових својстава материјала омогућава информисане одлуке за оптималан избор челичне плоче у структурним, притисничким посудама и апликацијама тешке опреме.