钢管的力学性能术语
  

钢材力学性能是保证钢材最终使用性能(机械性能)的重要指标,它取决于钢的化学成分和热处理制度。在钢管标准中,根据不同的使用要求,规定了拉伸性能(抗拉强度、屈服强度或屈服点、伸长率)以及硬度、韧性指标,还有用户要求的高、低温性能等。
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  试样在拉伸过程中,在拉断时所承受的最大力(Fb),出以试样原横截面积(So)所得的应力(σ),称为抗拉强度(σb),单位为N/mm2(MPa)。它表示金属材料在拉力作用下抵抗破坏的最大能力。计算公式为:
  式中:Fb--试样拉断时所承受的最大力,N(牛顿);
  So--试样原始横截面积,mm2。
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  具有屈服现象的金属材料,试样在拉伸过程中力不增加(保持恒定)仍能继续伸长时的应力,称屈服点。若力发生下降时,则应区分上、下屈服点。屈服点的单位为N/mm2(MPa)。
  上屈服点(σsu):试样发生屈服而力首次下降前的最大应力;
  下屈服点(σsl):当不计初始瞬时效应时,屈服阶段中的最小应力。
  屈服点的计算公式为:
  式中:Fs--试样拉伸过程中屈服力(恒定),N(牛顿);
  So--试样原始横截面积,mm2。
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  在拉伸试验中,试样拉断后其标距所增加的长度与原标距长度的百分比,称为伸长率。以σ表示,单位为%。计算公式为:
  式中:L1--试样拉断后的标距长度,mm;
  L0--试样原始标距长度,mm。
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  在拉伸试验中,试样拉断后其缩径处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比,称为断面收缩率。以ψ表示,单位为%。计算公式如下:
  式中:S0--试样原始横截面积,mm2;
S1--试样拉断后缩径处的最少横截面积,mm2。
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  金属材料抵抗硬的物体压陷表面的能力,称为硬度。根据试验方法和适用范围不同,硬度又可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度、显微硬度和高温硬度等。对于管材一般常用的有布氏、洛氏、维氏硬度三种。
  A、布氏硬度(HB)
  用一定直径的钢球或硬质合金球,以规定的试验力(F)压入式样表面,经规定保持时间后卸除试验力,测量试样表面的压痕直径(L)。布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商。以HBS(钢球)表示,单位为N/mm2(MPa)。
  其计算公式为:
  式中:F--压入金属试样表面的试验力,N;
  D--试验用钢球直径,mm;
  d--压痕平均直径,mm。
  测定布氏硬度较准确可靠,但一般HBS只适用于450N/mm2(MPa)以下的金属材料,对于较硬的钢或较薄的板材不适用。在钢管标准中,布氏硬度用途最广,往往以压痕直径d来表示该材料的硬度,既直观,又方便。
  举例:120HBS10/1000130:表示用直径10mm钢球在1000Kgf(9.807KN)试验力作用下,保持30s(秒)测得的布氏硬度值为120N/ mm2(MPa)。
  B、洛氏硬度(HK)

  洛氏硬度试验同布氏硬度试验一样,都是压痕试验方法。不同的是,它是测量压痕的深度。即,在初邕试验力(Fo)及总试验力(F)的先后作用下,将压头(金钢厂圆锥体或钢球)压入试样表面,经规定保持时间后,卸除主试验力,用测量的残余压痕深度增量(e)计算硬度值。其值是个无名数,以符号HR表示,所用标尺有A、B、C、D、E、F、G、H、K等9个标尺。其中常用于钢材硬度试验的标尺一般为A、B、C,即HRA、HRB、HRC。
  硬度值用下式计算:
  当用A和C标尺试验时,HR=100-e

  当用B标尺试验时,HR=130-e

  式中e--残余压痕深度增量,其什系以规定单位0.002mm表示,即当压头轴向位移一个单位(0.002mm)时,即相当于洛氏硬度变化一个数。e值愈大,金属的硬度愈低,反之则硬度愈高。

  上述三个标尺适用范围如下:

  HRA(金刚石圆锥压头)20-88

  HRC(金刚石圆锥压头)20-70

  HRB(直径1.588mm钢球压头)20-100



  洛氏硬度试验是目前应用很广的方法,其中HRC在钢管标准中使用仅次于布氏硬度HB。洛氏硬度可适用于测定由极软到极硬的金属材料,它弥补了布氏法的不是,较布氏法简便,可直接从硬度机的表盘读出硬度值。但是,由于其压痕小,故硬度值不如布氏法准确。
  C、维氏硬度(HV)
  维氏硬度试验也是一种压痕试验方法,是将一个相对面夹角为1360的正四棱锥体金刚石压头以选定的试验力(F)压入试验表面,经规定保持时间后卸除试验力,测量压痕两对角线长度。
  维氏硬度值是试验力除以压痕表面积所得之商,其计算公式为:

  式中:HV--维氏硬度符号,N/mm2(MPa);

  F--试验力,N;

  d--压痕两对角线的算术平均值,mm。

  维氏硬度采用的试验力F为5(49.03)、10(98.07)、20(196.1)、30(294.2)、50(490.3)、100(980.7)Kgf(N)等六级,可测硬度值范围为5~1000HV。
  表示方法举例:640HV30/20表示用30Hgf(294.2N)试验力保持20S(秒)测定的维氏硬度值为640N/mm2(MPa)。

  维氏硬度法可用于测定很薄的金属材料和表面层硬度。它具有布氏、洛氏法的主要优点,而克服了它们的基本缺点,但不如洛氏法简便。维氏法在钢管标准中很少用。
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  冲击韧性是反映金属才来哦对外来冲击负荷的抵抗能力,一般由冲击韧性值(ak)和冲击功(Ak)表示,其单位分别为J/cm2和J(焦耳)。

  冲击韧性或冲击功试验(简称"冲击试验"),因试验温度不同而分为常温、低温和高温冲击试验三种;若按试样缺口形状又可分为"V"形缺口和"U"形缺口冲击试验两种。
  冲击试验:用一定尺寸和形状(10×10×55mm)的试样(长度方向的中间处有"U"型或"V"型缺口,缺口深度2mm)在规定试验机上受冲击负荷打击下自缺口处折断的实验。

  A、冲击吸收功Akv(u)--具有一定尺寸和形状的金属式样,在冲击负荷作用下折断时所吸收的功。单位为焦耳(J)或Kgf . m。

  B、冲击韧性值akv(u)--冲击吸收功除以试样缺口处底部横截面积所得的商。单位为焦耳/厘米2(J/cm2)或公斤力 . 米/厘米2(Kgf . m/cm2)。计算公式为:

  式中:Akv(u)--试样折断时所吸收的功,Kgf . m(J);

  S --试样缺口处底部横截面面积,cm2。

常温冲击试验温度为20±50C;低温冲击试验温度范围为<15~-1920C;高温冲击试验温度范围为35~10000C。
  低温冲击试验所用冷却介质一般为无毒、安全、不腐蚀金属和在试验温度下不凝固的液体或气体。如无水乙醇(酒精)、固态二氧化碳(干冰)或液氮雾化气(液氮)等。

   

发布时间:2008-3-18

 
 

 

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