Работа стали при различных силовых воздействиях

По своей структуре низкоуглеродистая сталь является однородным кристаллическим телом, состоящим из зерен (кристаллов) феррита, занимающих почти весь объем стали, а также перлитовых и цементитовых включений между зернами феррита и по его граням.

На рис. 125 показана микроструктура низкоуглеродистой стали, где зерна феррита имеют светлую окраску, а перлита и цементита — темную.

Феррит представляет собой кристаллы чистого железа, он мягок и пластичен, предел текучести его равен примерно 10 кгс/мм², предел прочности — 25—30 кгс/мм², относительное удлинение около 50% (!).

Цементит — это химическое соединение железа с углеродом Fe₃C (карбид железа). Цементит очень тверд, прочен и упруг. Его предел прочности 80—100 кгс/мм² при удлинении всего 1%.

Перлит является смесью цементита Fe₃C с ферритом, образующимся по границам зерен феррита.

Механические характеристики перлита занимают среднее положение: предел прочности — 60—80 кгс/мм², удлинение — 5—20%.

Вкрапления и прослойки перлита, обволакивая зерна феррита, создают как бы жесткую и упругую «сетку» вокруг мягкого и пластичного феррита.

Такое строение стали объясняет ее работу под нагрузкой и ее пластические свойства.

Структура низколегированных и среднелегированных сталей похожа на структуру низкоуглеродистой стали.

Прочностные свойства низкоуглеродистых сталей повышаются благодаря введению различных легирующих элементов, которые входят в твердый раствор с ферритом стали и этим его упрочняют.

Работа стали характеризуется поведением ее при нагрузках вплоть до разрушения.