Własności stali sprężających

Próba rozciągania określa podstawową charakterystykę wytrzymałościową stali sprężającej i jest bieżącą próbą odbiorczą.

Przy wprowadzaniu na rynek nowego rodzaju stali lub modyfikacji procesu technologicznego produkcji, przy realizacji odpowiedzialnych konstrukcji oraz w celach naukowo-badawczych żąda się wszechstronniejszej charakterystyki stali, obejmującej zwłaszcza:
- tzw. próby technologiczne, do których zaliczamy próbę gięcia (przeginania) i próbę skręcania, ewentualnie również próbę rozciągania drutu z naciętym karbem oraz wytrzymałość przy nacisku bocznym,
- własności reologiczne; chodzi tu o ustalenie granic fizycznych pełzania i relaksacji, określenie wytrzymałości trwałej, zbadanie starzenia się materiału i korozji naprężeniowej oraz spontanicznego, tj. samorzutnego (bez wzrostu naprężenia) zrywania się drutów,
- wytrzymałość zmęczeniową (odkształcenia przy wielokrotnym obciążeniu),
- ognioodporność lub ogólniej wpływ wysokich temperatur na własności stali (program uprawnienia budowlane na komputer).
Oprócz tego, dla celów praktycznych ma również duże znaczenie problem jednorodności wyrobu, w szczególności tolerancje wymiarowe i rozrzuty własności mechanicznych.

Próba gięcia (przeginania) polega na przeginaniu drutu w jedną i drugą stronę na wałku stalowym o znormalizowanych wymiarach (zależnych od średnicy drutu). Określa się liczbę zginań, które drut wytrzymuje przed zniszczeniem. Dla stali sprężających często stosuje się średnice wałka D = 5 d lub D = 2,5 d, gdzie d oznacza średnicę drutu. Przy 2,5-krotnej średnicy wałka w stosunku do średnicy drutu liczba zginań wynosi najczęściej 8 do 10 (program uprawnienia budowlane na ANDROID).

W celu wyeliminowania wpływu średnicy wałka i uniezależnienia się od wpływu stosunku Did definiuje się niekiedy tzw. giętkość drutu G. Jednym ze wzorów dla określenia giętkości jest np. wzór empiryczny gdzie n oznacza ilość przegięć uzyskanych w próbie, a średnica d przyjęta jest w mm. Stosując ten wzór można otrzymać wartości porównywalne dla różnych średnic drutu i wałka.
fbj Próba skręcania polega na skręcaniu drutu aż do zniszczenia (uprawnienia budowlane). Zdolność do skręcania określa się przez podanie liczby skrętów, tj. pełnych obrotów (o 360°), przy czym długość pomiarowa próbki równa jest zazwyczaj 100-krotnej średnicy drutu.

Własności teologiczne

Przy tej próbie poddaje się dokładnej obserwacji przełom drutu i ewentualne rysy. Równomierność odkształcenia można ocenić, obserwując skręty linii narysowanej uprzednio wzdłuż próbki (uprawnienia budowlane).
Własności Teologiczne omówione są obszerniej, tutaj natomiast poświęcimy uwagę zniszczeniu spontanicznemu, wiążącemu się z zagadnieniem korozji naprężeniowej metalu. Zjawiska te są przyczyną nieoczekiwanego i przez to niebezpiecznego zerwania drutów sprężających, zaobserwowanego niekiedy w zrealizowanych konstrukcjach, toteż w ostatnim czasie poświęcono im baczniejszą uwagę (opinie o programie). Według badań belgijskich przypadki zniszczenia zaobserwowano przy drutach hartowanych w miejscach ich odgięcia, przy czym przełom wykazywał następujące cechy: brak przewężenia, zniszczenie w płaszczyźnie prostopadłej do osi występujące równocześnie na całej powierzchni przekroju, występowanie wachlarzowatych linii zniszczenia wychodzących z jednego punktu na obwodzie przekroju.

Punkt ten stanowi centrum korozji metalu, tworzącej zazwyczaj plamę kolistą na przełomie. W odpowiednim włóknie skrajnym tworzy się zwykle rysa podłużna, która rozszerza się w głąb przekroju wskutek postępującej korozji atmosferycznej; towarzyszy temu rosnąca koncentracja naprężeń, prowadząca wreszcie do zerwania drutu. Głębokość takich rys jest zwykle dość znaczna, rzędu kilku dziesiątych milimetra. Usterki powierzchniowe, dające się wykryć przez trawienie kwasami, powstają w miejscach odwęglenia walcówki, charakteryzujących się dużą zawartością ferrytu. Miejsca te wykazują zmniejszoną mikrotwardość (opinie o programie). Druty o takich wadach nie wytrzymują próby gięcia i łamią się przy D = d już przy kącie zgięcia ok. 40°.

Działania dynamiczne występują w ustrojach sprężonych w sposób złagodzony, ponieważ naprężenia w uzbrojeniu zmieniają się zwykle w granicach zaledwie 5-10% naprężenia stałego (wskutek wprowadzonych naprężeń wstępnych) (promocja 3 w 1).