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      鋼鐵材料的力學性能
      發布時間:2017-07-12 10:27 | 版權所有:舞鋼騰舞鋼鐵有限公司
      鋼鐵材料的力學性能
       
       
      序號 名  稱 量的符號 單位符號 含    義
      強度 強度指金屬在外力作用下,抵抗塑性變形和斷裂的能力
      1 抗拉強度 σb MPa 金屬試樣拉伸時,在拉斷前所承受的最大負荷與試樣原橫截面面積之比稱為抗拉強度
               Pb
            σb=——
               Fo
      式中 Pb——試樣拉斷前的最大負荷(N)
         Fo——試樣原橫截面積(mm 2
      2 抗彎強度 σbb MPa 試樣在位于兩支承中間的集中負荷作用下,使其折斷時,折斷截面所承受的最大正壓力
              8PL
      對圓試樣:σbb=——
              πd3
               8PL
      對矩形試樣:σbb=——
               2bh2
      式中 P——試樣所承受最大集中載荷(N)
         L——兩支承點間的跨距(mm)
        d——圓試樣截面之外徑(mm)
        b——矩形截面試樣之寬度(mm)
        h——矩形截面試樣之寬度(mm)
      3 抗壓強度 σbc MPa 材料在壓力作用下不發生碎、裂所能承受的最大正壓力,稱為抗壓強度
               Pbc
            σbc=——
               Fo
      式中 Pbc——試樣所受最大集中載荷(N)
         Fo——試樣原橫截面積(mm 2
      4 抗剪強度 r、σr MPa 試樣剪斷前,所承受的最大負荷下的受剪截面具有的平均應力
           P
      雙剪:σr=—— ;
           2Fo
            P
      單剪:σr=—— ;
           Fo
      式中 P——剪切時的最大負荷(N)
         Fo——受剪部位的橫截面積(mm 2
      5 抗扭強度 τb MPa 指外力是扭轉力的強度極限
          3Mb
       τb≈—— (適用于鋼材)
          4Wp 
          Mb
       τb≈—— (適用于鑄鐵)
          Wp
      式中Mb——扭轉力矩(N·mm)
        Wp——扭轉時試樣截面的極斷面系數(mm2) 
      6 屈服點 σs MPa 金屬度樣在拉伸過程中,負荷不再增加,而試樣仍繼續發生變形的現象稱為“屈服”。發生屈服現象時的應力,稱為屈服點或屈服極限 
          Ps
       σs=——
         Fo    
      式中Ps——屈服載荷(N)
        Fo——試樣原橫截面積(mm2
      7 屈服強度 σ0.2 MPa 對某些屈服現象不明顯的金屬材料,測定屈服點比較困難,常把產生0.2%永久變形的應力定為屈服點,稱為屈服強度或條件屈服極限 
           P0.2
       σ0.2=——
          Fo    
      式中P0.2——試樣產生永久變形為0.2%時的載荷(N)
        Fo——試樣原橫截面積(mm2
      8 持久強度 σ0.2/時間(h) MPa 金屬材料在高溫條件下,經過規定時間發生斷裂時的應力稱為持久強度。通常所指的持久強度,是在一定的溫度條件下,試樣經105h后的斷裂強度
      9 蠕變強度   溫度
      σ ——
       應變量/時間
      MPa 金屬材料在高于一定溫度下受到應力作用,即使應力小于屈服強度,試件也會隨著時間的增長而緩慢地產生塑性變形,此種現象稱為蠕變。在給定溫度下和規定的時間內,使試樣生產一定蠕變變形量的應力稱為蠕變強度,例如
       500
      σ—— = 100MPa,

       1/100000
      表示材料在500℃溫度下,105h后應變量為1%的蠕變強度為100MPa。蠕變強度是材料在高溫下長期負荷下對塑性變形抗力的性能指標
      彈性 彈性是指金屬在外力作用下產生變形,當外力取消后又恢復到原來的形狀和大小的一種特性。
      1 彈性模量 E GPa 在彈性范圍內,金屬拉伸試驗時,外力和變形成比例增長,即應力與應變成正比關系時,這個比例系數就稱為彈性模量,也叫正彈性模數
      2 切變模量 G GPa 金屬在彈性范圍內,當進行扭轉試驗時,外力和變形成比例地增長,即應力與應變成正比關系時,這個比例系數就稱為彈性模量,也叫正彈性模量。
      3 彈性極限 σe MPa 金屬能保持彈性變形的最大應力,稱為彈性極限。
      4 比例極限 σp MPa 在彈性變形階段,金屬材料所承受的和應變能保持正比的最大應力,稱為比例極限
           Pp
       σ0.2=——
          Fo    
      式中Pp——規定比例極限負荷(N)
        Fo——試樣原橫截面積(mm2
      塑性 所謂塑性是指金屬材料在外力作用下,產生永久變形而不致破裂的能力
      1 伸長率 δ % 金屬材料在拉伸時,試樣拉斷后,其標距分部所增加的長度與原標距長度的百分比。δs是標距為5倍直徑時的伸長率,δ10是標距為10倍直徑時的伸長率
      2 斷面收縮率 ψ % 金屬試樣拉斷后,其縮頸處橫截面積的最大縮減量與原橫截面積的百分比
      3 泊松比 μ / 對于各向同性的材料,泊松比表示:試樣在單相拉伸時,橫向相對收縮量與軸向相對伸長量之比
         E
       μ=— - 1
         2G    
      式中E——彈性模量(GPa)
        G——切變模量(GPa)
      韌性 所謂韌性是指金屬材料在沖擊力(動力載荷)的作用下而不破壞的能力
      1 沖擊韌度 αKU或αKV J/cm2 沖擊韌度是評定金屬材料于動載荷下受沖擊抗力的力學性能指標,通常都是以大能量的一次沖擊值(αKU或αKV)作為標準的,它是采用一定尺寸和形狀的標準試樣,在擺錘式一次沖擊試驗機上來進行試驗。試驗結果,以沖斷試樣上所消耗的功(AKU或AKV)與斷面處橫截面積(F)之比值大小來衡量
      2 沖擊吸收功 AKU或AKV J 由于αK值的大小,不僅取決于材料本身,同時還隨試樣尺寸、形狀的改變及試驗溫度的不同而變化,因而αK值只是一個相對指標。目前國際上許多國家直接采用沖擊吸收功AK作為沖擊韌度的指標
           AKU
       αKU = ——;
           F
           AKU
       αKV= ——;
           F
      式中αKU ——夏比U形缺口試樣沖擊值(J/cm2
        αKV ——夏比V形缺口試樣沖擊值(J/cm2
        AKU ——夏比U形缺口試樣沖斷時所消耗的功(J)
        AKV ——夏比V形缺口試樣沖斷時所消耗的功(J)
        F——試樣缺口處的橫截面積(cm2
      疲勞 金屬材料在極限強度以下,長期承受交變負荷(即大小、方向反復變化的載荷)的作用,在不發生顯著塑性變形的情況下而突然斷裂的現象,稱為疲勞
      1 疲勞極限 σ-1 MPa 金屬材料在重復或交變應力作用下,經過周次(N)的應力循環仍不發生斷裂時所能承受的最大應力稱為疲勞極限
      2 疲勞強度 σN MPa 金屬材料在重復或交變應力作用下,經過周次(N)后斷裂時所能承受的最大應力,叫作疲勞強度。此時,N稱為材料的疲勞壽命。某些金屬材料在重復或交變應力作用下,沒有明顯的疲勞極限,常用疲勞強度表示
      硬度 硬度就是指金屬抵抗更硬物體壓入其表面的能力。硬度不是一個單純的物理量,而是反映彈性、強度、塑性等的一個綜合性能指標
      1 布氏硬度 HBS / 用一定直徑的球體(鋼球或硬質合金球以相應的試驗力壓入試樣表面,經規定的保持時間后,卸除試驗力,測表面壓痕直徑計算的硬度值。使用鋼球測定硬度小于等于450HBS;使用硬質合金球測定硬度大于450HBW
      2 洛氏硬度 HRA
      HRB
      HRC
      HRD
      HRE
      HRF
      HRG
      HRH
      HRK
      / 用金剛石圓錐或鋼球壓頭以初始試驗力和總試驗力作用下,壓入試樣表面,經規定的保持時間后,卸除主試驗力,測殘余壓痕深度增量計算的硬度值
      洛氏硬度試驗分A、B、C、D、E、F、G、H、K標尺
      3 維氏硬度 HV / 用金剛石正四棱體壓頭以49.03-980.7N的試驗力壓力試樣表面,經規定的保持時間后,卸除試驗力,測壓痕對角線長度的計算的硬度值
      4 肖氏硬度 HSC
      HSD
      / 用金剛石或鋼球沖頭一定高度落到試樣表面,測沖頭回跳高度計算硬度值。用目測型硬度計的硬度符號為HSC,指示型硬度計的硬度符號為HSD
      減摩、耐磨性  
      1 摩擦因數 μ / 相互接觸的物體,當作相對移動時就會引起摩擦,引起摩擦的阻力稱為摩擦力。根據摩擦定律,通常把摩擦力(F)與施加在摩擦部位的垂直載荷(N)的比值,稱為摩擦因數
         F
       μ=—
         N 
      式中:F——摩擦力(N)
         N—施加在摩擦部件上的垂直載荷(N)
      2 磨耗量 W
      V
      g
      cm 3
      試樣在規定試驗條件下經過一定時間或一定距離摩擦之后,以試樣被磨去的重量(g)或體積(cm 3)之量,稱為磨耗量(或磨損量),以磨去體積表示者稱為體積磨耗V
      3 相對耐磨系數 ε / 在模擬耐磨試驗機上,采用65Mn(52-53HRC)作為標準試樣,在相同條件下,標準試樣磨耗量與被測定材料的絕對磨耗量之比,稱為被測材料的相對耐磨系數
       
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