по его отношению к удельному весу
материала у, Н/м . «Удельная прочность в километрах» имеет
размерность а/у =
(Н/м2)/(Н/м3) = м. Для стали в массивной поковке а/у
< 30 км, тогда как нити имеют удельную прочность, км: титан — 42;
сталь — 54; бериллий — 95; бор — Но-стекло - 140...200; углерод -
140...200.
Композиты из такого волокна на
углеродной, эпоксидной, алюминиевой или магниевой связке вытеснили
тонколистовую сталь — там, где нагрузки одноосные или двухосные, а их
направление по всему объему постоянно. Композитными делают оболочки и
баллоны высокого давления, корпуса ракет и даже крылья самолетов (как
Су-37).
Но композит плохо несет нагрузки
поперек нитей, а при большой толщине «не пропекается», не пропитывается
при склейке. На композит труднее передать нагрузку равномерно. В нем
сложно выявлять слабые места: «прогалы» в намотке нити, плохое
сцепление ее со связкой.
Поэтому там, где нагрузки большие
по абсолютной величине, ударные, рабочее сечение большое,
распределение напряжений сложное, сталь остается вне конкуренции. При
рекордном уровне прочность стали должна быть однородная в больших
сечениях, одинаковая во всех направлениях. К тому же нужна
свариваемость — возможность получать сварной шов без трещин, по
прочности и вязкости не хуже основного металла.
Из поковок сталей предельно
высокой прочности делают, например, стойки шасси и силовой набор самолета,
роторы высокооборотных моторов, насосов и центрифуг,
маховики-накопители кинетической энергии для тяжелых тягачей. Объем
мирового производства таких сталей сравнительно небольшой - до
105 т/год. Но их совершенствование важно и принципиально:
структурные решения в этой области всегда опережали материалы других
классов и впоследствии заимствовались в разработках не только сталей
иного назначения, но также и сплавов титана и алюминия. (Так же и создание
«штучных» моторов для «Формулы-1» ценою в миллионы долларов окупается
опробованием новых технических решений, переносимых затем фирмой на
миллионы автомобилей).
Характеристики прочности и
пластичности. В обширном комплексе обязательных требований к стали
высокой прочности большинство характеристик механических свойств
стандартные. Но их информативность и приоритеты при выборе стали требуют
детального анализа.
При растяжении измеряется по ГОСТ
1497 предел текучести а0 2> предел прочности
ав - Pmax/SQ, относительное
удлинение 5 (%) и относительное сужение у (%) после
разрушения.
