钢材知识

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碳钢知识

 
钢铁材料的力学性能

名称

量的符号

单位符号

含义

强度指金属在外力作用下,抵抗塑性变形和断裂的能力

强度

1)抗拉强度

бb

MPa

金属试样拉伸时,在拉断前所承受的最大负荷与试样原横截面面积之比称为抗拉强度бb=Pb/Fo

式中Pb—试样拉断前的最大负荷(N

Fo---试样原横截面积(mm2

2)抗弯强度

бbb

MPa

试样在位于两支承中间的集中负荷作用下,使其折断时,折断截面所承受的最大压力对圆试样:бbb=8PL/πd3

对矩形试样:бbb=3PL /2bh2

式中P----试样所受最大集中载荷(N

L----两支承点间的跨距(mm

d---圆试样截面之外径(mm

b---矩形截面试样之宽度(mm

h—矩形截面试样之高度(mm

3)抗压强度

бbc

MPa

材料在压力作用下不发生碎、裂所能承受的最大正压力,称为抗压强度

бbc=Pbc/F o

式中Pbc—试样所受最大集中载荷(N

F o—试样析截面积(mm2

4)抗剪强度

τστ

MPa

试样剪断前,所承受的最大负荷下的受剪截面具有的平均剪应力

双剪:στ=P/2Fo;单剪:στ=P/Fo

式中P—剪切时最大负荷(N

F o—受剪部位的原横截面积(mm2

5)抗扭强度

τ

MPa

指外力是扭转力的强度极限

τb≈3Mb/4Wp(适用于钢材)

τb≈Mb/Wp(适用于铸铁)

式中 Mb---扭转力矩(N•

Wp---扭转时试样截面的极断面系数(mm2

6)屈服点

σs

MPa

金属试样在拉过程中,负荷不再增加,而试样继续发生变形的现象称为“屈服”。发生屈服现象时的应力,称为屈服点或屈服极限

σs=Ps/Fo

式中 Ps---屈服载荷(N

Fo---试样原横截面积(mm2

7)屈服强度

σ0.2

MPa

对某些屈服现象不明显的金属材料,测定屈服点比较困难,常把产生0.2%永久变形的应力定为屈服点,称为屈服强度或条件屈服极限

σ0.2P0.2/Fo

式中 P0.2---试样产生永久变形为0.2%时的载荷(N

Fo---试样原横截面积(mm2

8)持久强度

σb/时间(h

MPa

金属材料在高温条件下,经过规定时间发生断裂时的应力称为持久强度。通常所指的持久强度,是在一定的温度条件下,试样经105h后的断裂强度

9)蠕变强度

温度

MPa

金属材料在高于一定温度下受到应力作用,即使应力小于屈服强度,试件也会随着时间的增长而缓慢地产生塑性变形,此种现象称为蠕变。在给定温度下和规定时间内,使试样产生一定蠕变变形量的应力称为蠕变强度,例如

σ----------

 

σ=500/1/100000=100MPa

应变量/时间

 

表示材料在500℃温度下,105h后应变量为1%的蠕变强度为100MPa.蠕变强度是材料在高温下长期负荷下对塑性变形抗力的性能指标

弹性

名称

量的符号

单位符号

含义

1)弹性模量

E

GPa

在弹性范围内,金属拉伸试验时,外力和变形成比例增长,即应力与应变成正比关系时,这个比例系数就称为弹性模量,也叫正弹性模数

2)切变模量

G

GPa

金属在弹性范围内,当进行扭转试验时,外力和变形成正比例地增长,即应力与应变成正比例关系时,这个比例系数就称为切变模量

3)弹性极限

σe

MPa

金属能保持弹性变形的最大应力,称为弹性极限

4)比例极限

σp

MPa

在弹性变形阶段,金属材料所承受的和应变能保持正比的最大应力,称为比例极限

σp=Pp/F0

式中 Pp--规定比例极限负荷(N

Fo--试样原横截面积(mm2

塑性

名称

量的符号

单位符号

含义

1)伸长率

δ

%

金属材料在拉伸时,试样拉断后,其标距部分所增加的长度与原标距长度的百分比。δ查标距为5倍直径时的伸长率,δ10是标距为10倍直径时的伸长率

2)断面收缩率

ψ

%

金属试样拉断后,其缩颈处横载面积的最大缩减量与原横截面积的百分比

3)泊松比

µ

 

对于各向同性的材料,泊松比表示:试样在单向拉伸时,横向相对收缩量与轴向相对伸长量之比µ=E/2G-1

式中 E---弹性模量(GPa

G---切变模量(GPa

韧性

名称

量的符号

单位符号

含义

1)冲击韧度

αkv或αkv

J/cm2

冲击切度是评定金属材料于动载荷下受冲击抗力的力学性能指标,通常都是以大能量的一次冲击值(αkv或αkv)作为标准的。它是采用一定尺寸和形状的标准试样,在摆锤式一次冲击试验机上来进行试验。试验结果,以冲断试样上所消耗的功(AkuAkv)与断面处横截面积(F)之比值大小来衡量

2)冲击吸收功

AkuAkv

J

由于αk值的大小,不仅取决于材料本身,同时还随试样尺寸、形状的改变及试验温度的不同而变化,困而αk值只是一个相对指标。目前国际上许多国家直接采用冲击吸收功Ak作为冲击韧度的指标

αku=Aku/Fαkv=Akv/F

式中:

αku-夏比U形缺口试样冲击值(J/cm2

αkv-夏比V形缺口试样冲击值(J/cm2

Aku-夏比U形缺口试样冲断时所消耗的冲击功(J

Akv-夏比V形缺口试样冲断时所消耗的冲击功(J

F--试样缺口处的横截面积(cm2

疲劳

名称

量的符号

单位符号

含义

1)疲劳极限

σ-1

MPa

金属材料在重复或交变应力作用下,经过周次(N)的应力循环仍不发生断裂时所能承受的最大应力称为疲劳极限

2)疲劳强度

σN

MPa

金属材料在重复或交变应力作用下,循环一定周次(N)后断裂时所能受的最大应力,叫作疲劳强度。此时,N称为材料的疲劳寿命。某些金属材料在重复或交变应力作用下,没有明显的疲劳极限,常用疲劳强度表示

硬度

名称

量的符号

含义

1)布氏硬度

HBS

用一定直径的球体(钢球或硬质合金球)以相应的试验力压入试样表面,经规定的保持时间后,卸除试验力,测表面压痕直径计算的硬度值。使用钢球测定硬度小于等于450HBS;使用硬质合金球测定硬度大于450HBW

HBW

 

2)洛氏硬度

HRA

用金刚石圆锥或钢球压头以初始试验力和总试验力作用下,压入试样表面,经规定的保持时间后,卸除主试验力,测残余压痕深度增量计算的硬度值。

HRB

洛氏硬度试验分ABCDEFGH标尺

HRC

 

HRD

 

HRE

 

HRF

 

HRG

 

HRH

 

HRK

 

3)维氏硬度

H

用金钢石正四棱体压头以49.03-980.7N试验力压入试样表面,经规定的保持时间后,卸除试验力,测压痕对角线长度计算的硬度值

4)肖氏硬度

HSC

用金刚石或钢球冲头从一定高度落到试样表面,测冲头回跳高度计算硬度值。用目测型硬度计的硬度符号为HSC,指示型硬度计的硬度符号为HSD

HSD

 

减摩、耐磨性

名称

量的符号

单位符号

含义

1)摩擦因数

µ

 

相互接触的物体,当作相对移动时就会引起摩擦,引起摩擦的阻力称为摩擦力。根据摩擦定律,通常把摩擦力(F)与施加在摩擦部位上的垂直载荷(N)的比值,称为摩擦因素µF/N

 

式中 F——摩擦力(N

 

N—施加在摩擦部件上的垂直载荷N

2)磨耗量

W

g

试样在规定试验条件下经过一定时间或一定距离摩擦之后,以试样被磨去的重量(g)或体积(cm3)之量,称为磨耗量(或磨损量),以磨去重量表示者称为重量磨耗W,用磨去体积表示者称为体积磨耗

V

cm3

 

3)相对耐磨系数

ε

 

在模拟耐磨试验机上,采用65Mn52~53HRC)作为标准试样,在相同条件下,标准试样的绝对磨耗量与被测定材料的绝对磨耗量之比,称为被测材料的相对耐磨系数