У стали нет одной прочности на растяжение — она зависит от марки, содержания легирующих элементов и термообработки и в целом по всему спектру обычных и специальных сталей простирается примерно от 360 МПа до более чем 2 000 МПа (52 000–290 000+ psi). Простая конструкционная марка вроде A36 находится в нижней части этого диапазона; мартенситно-стареющий или сверхвысокопрочный сплав — в верхней. Если вам нужно значение для конкретной марки для спецификации или расчёта, используйте таблицу ниже, а не общую цифру «сталь имеет X МПа» — такой цифры не существует.
Прочность на растяжение по маркам стали
| Тип / марка стали | Предел прочности при растяжении (МПа) | UTS (psi / ksi) | Достоверность |
|---|---|---|---|
| Конструкционная сталь A36 | 400–550 | 58,000–80,000 | Только для ориентира; сверяйте с действующей спецификацией материала |
| Конструкционная сталь A992 | ≈450 | ≈65,000 | Единственный источник — только для справки |
| Мягкая/низкоуглеродистая сталь 1018 | ≈440 | ≈64,000 | Единственный источник — только для справки |
| Нержавеющая сталь 304 | 505–820 | 73,000–119,000 | Два источника — диапазоны перекрываются, но не полностью совпадают (см. примечание ниже) |
| Хромомолибденовая сталь 4140, отожжённая | ≈655 | ≈95,000 | Единственный источник — только для справки |
| Хромомолибденовая сталь 4140, закалённая и отпущенная (QT 800) | ≈1,080 | ≈156,000 | Единственный источник — только для справки |
| Высокопрочная сталь A514 | ≈760 | ≈110,000 | Единственный источник — только для справки |
| Мартенситно-стареющая / сверхвысокопрочная сталь | 2,000–2,700+ | 290,000+ | Два источника согласуются по порядку величины, но расходятся в точном верхнем пределе — считайте «2 000 МПа и выше» |
О строке нержавеющей стали 304: один источник указывает диапазон 505–700 МПа, другой — 515–820 МПа. Нижние границы близки (505 и 515); верхние расходятся сильнее (700 и 820). Вместо выбора одного числа ради видимости точности честный диапазон — весь интервал: фактическая прочность 304 сильно зависит от состояния — нагартованная или отожжённая, — поэтому если вы задаёте этот материал, получите заводской сертификат на вашу плавку/состояние, а не полагайтесь на опубликованный диапазон.
Значения ниже строки A36 — справочные оценки, а не проектные данные. Прочность 4140 и других легированных сталей сильно зависит от термообработки и состояния проката; для конкретной партии используйте заводской сертификат или действующую спецификацию материала.
Почему диапазон так широк
Один и тот же базовый элемент (железо плюс до примерно 2 % углерода и легирующие добавки) может оказаться где угодно в диапазоне 360–2 700+ МПа в зависимости от трёх факторов:
- Содержание углерода и легирующих элементов — больше углерода и легирующих элементов (хром, молибден, никель), как правило, повышает достижимую прочность ценой некоторой потери пластичности и свариваемости.
- Термообработка — один и тот же сплав в отожжённом и в закалённо-отпущенном состоянии может отличаться по пределу прочности на 50 % и более (см. две строки 4140 выше — та же марка, разная термообработка, разница прочности ~65 %).
- Обработка — нагартованная (катаная, тянутая) сталь прочнее того же состава в горячекатаном или отожжённом состоянии, потому что холодная деформация создаёт дислокации, сопротивляющиеся дальнейшей деформации.
Поэтому в спецификации или отчёте PPAP указывают конкретную марку ASTM/SAE и состояние (например, «4140 QT», а не просто «4140») — одна марка не определяет число.
Предел текучести и предел прочности — не путайте эти два числа
У конструкционной стали A36 предел текучести около 250–350 МПа — заметно ниже её прочности на растяжение 400–550 МПа. Эта разница важна: инженеры проектируют именно по пределу текучести (с запасом прочности), потому что это точка, где материал начинает необратимо деформироваться. Прочность на растяжение (UTS) — это где он рвётся. Деталь, выбранная только по UTS без учёта более низкого предела текучести, рискует необратимой деформацией задолго до номинальной «прочности». Полный разбор предела текучести vs UTS vs разрушения — в статье Что такое прочность на растяжение?.
Читайте также: Что такое прочность на растяжение? · Как рассчитать, измерить и испытать прочность на растяжение
