鋼鐵材料的力學(xué)性能

表l一31鋼鐵材料的力學(xué)性能名稱量的符號單位符號含義強度指金屬在外力作用下，抵抗塑性變形和斷裂的能力1強度1)抗拉強度6b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6b=Pb/Fo式中Pb——試樣拉斷前的最大負荷(N)Fo 試樣原橫截面積(mm2)2)抗彎強度obbMPa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對圓試樣：6bb=8PL/^d3對矩形試樣：6bb=3PL/2bh2式中P——試樣所受最大集中載荷(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 矩形截面試樣之高度(mm)3)抗壓強度6bcMPa材料在壓力作用下不發(fā)生碎、裂所能承受的最大正壓力，稱為抗壓強度6bc=Pbc/Fo式中Pbc一試樣所受最大集中載荷(N)Fo—試樣原截面積(mm2)4)抗剪強度<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剪應(yīng)力雙剪：6<=P/2F;單剪：6<=P/Fo式中P一剪切時的最大負荷(N)Fo—受檢部位的原橫截面積(mm2)5)抗扭強度MPa指外力是扭轉(zhuǎn)力的強度極限b~3Mb/4Wp(適用于鋼材)b~Mb/Wp(適用于鑄鐵)式中Mb一扭轉(zhuǎn)力矩(N?mm)Wp—扭轉(zhuǎn)時試樣截面的極斷面系數(shù)(mm2)6)屈服點6sMPa金屬試樣在拉伸過程中，負荷不再增加，而試樣仍繼續(xù)發(fā)生變形的現(xiàn)象稱為“屈服”。發(fā)生屈服現(xiàn)象時的應(yīng)力，稱為屈服點或屈服極限Os=Ps/Fo式中Ps——屈服載荷(N)Fo 試樣原橫截面積(mm2)7)屈服強度60.2MPa對某些屈服現(xiàn)象不明顯的金屬材料，測定屈服點比較困難，常把產(chǎn)生O.2%永久變形的應(yīng)力定為屈服點，稱為屈服強度或條件屈服極限60.2=P0.2/Fo式中P0.2——試樣產(chǎn)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6b/時間(h)MPa金屬材料在高溫條件下。經(jīng)過規(guī)定時間發(fā)生斷裂時的應(yīng)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(jīng)l05h后的斷裂強度9)蠕變強度溫度6應(yīng)變量/時間MPa金屬材料在高于一定溫度下受到應(yīng)力作用，即使應(yīng)力小于屈服強度，試件也會隨著時間的增長而緩慢地產(chǎn)生塑性變形，此種現(xiàn)象稱為蠕變。在給定溫度下和規(guī)定的時間內(nèi)，使試樣產(chǎn)生一定蠕變變形量的應(yīng)力稱為蠕變強度，例如5006 =100MPa1/100000

，表示材料在500%溫度下，105h后應(yīng)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2彈性彈性是指金屬在外力作用下產(chǎn)生變形，當外力取消后又恢復(fù)到原來的形狀和大小的一種特性1)彈性模量EGPa在彈性范圍內(nèi)，金屬拉伸試驗時，外力和變形成比例增長，即應(yīng)力與應(yīng)變成正比關(guān)系時，這個比例系數(shù)就稱為彈性模量，也叫正彈性模數(shù)2)切變模量GGPa金屬在彈性范圍內(nèi)，當進行扭轉(zhuǎn)試驗時，外力和變形成比例地增長，即應(yīng)力與應(yīng)變成正比例關(guān)系時，這個比例系數(shù)就稱為切變模量3)彈性極限6eMPa金屬能保持彈性變形的最大應(yīng)力，稱為彈性極限4)比例極限opMPa在彈性變形階段。金屬材料所承受的和應(yīng)變能保持正比的最大應(yīng)力，稱為比例極限6p=Pp/Fo式中Pp——規(guī)定比例極限負荷(N)F 試樣原橫截面積(mm2)3塑性所謂塑性是指金屬材料在外力作用下，產(chǎn)生永久變形而不致破裂的能力1)伸長率6%金屬材料在拉伸時，試樣拉斷后，其標距部分所增加的長度與原標距長度的百分比。55是標距為5倍直徑時的伸長率，510是標距為10倍直徑時的伸長率2)斷面收縮率w%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)泊松比色對于各向同性的材料，泊松比表示：試樣在單向拉伸時，橫向相對收縮量與軸向相對伸長量之比g=E/2G-1式中E——彈性模量(GPa)G——切變模量(GPa)4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a血或aKVJ/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(xué)性能指標，通常都是以大能量的一次沖擊值(a血或aKV)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(jié)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AKVJ由于ak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ak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=AKu/F;aKV=AKV/F式中a血——夏比u形缺口試樣沖擊值(J/cm2)aKV——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沖擊功(J)Akv——夏比v形缺口試樣沖斷時所消耗的沖擊功(J)F——試樣缺口處的橫截面積(cm2)5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(fù)變化的載荷)的作用。在不發(fā)生顯著塑性變形的情況下而突然斷裂的現(xiàn)象，稱為疲勞1)疲勞極限6-1MPa金屬材料在重復(fù)或交變應(yīng)力作用下，經(jīng)過周次(N)的應(yīng)力循環(huán)仍不發(fā)生斷裂時所能承受的最大應(yīng)力稱為疲勞極限2)疲勞強度6nMPa金屬材料在重復(fù)或交變應(yīng)力作用下，循環(huán)一定周次(N)后斷裂時所能承受的最大應(yīng)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(fù)或交變應(yīng)力作用下。沒有明顯的疲勞極限，常用疲勞強度表示6硬度就是指金屬抵抗更硬物體壓人其表面的能力。硬度不是一個單純的

硬度物理量，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HBSHBW用一定直徑的球體(鋼球或硬質(zhì)合金球)以相應(yīng)的試驗力壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)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450°；使用硬質(zhì)合金球測定硬度大于450HBW2)洛氏硬度HRA14RBHRCHRDHREHRFHRGHRHHRK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(jīng)規(guī)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的試驗力壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定的保持時間后，卸除試驗力，測壓痕對角線長度計算的硬度值4)肖氏硬度HSCHSD用金剛石或鋼球沖頭從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HSD7減摩、耐磨性1)摩擦因數(shù)P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(jù)摩擦定律，通常把摩擦力(F)與施加在摩擦部位上的垂直載荷(N)的比值，稱為摩擦因數(shù)g=F/N式中F——摩擦力(N)F——施加在摩擦部件上的垂直載荷(N)2)磨耗量WVgcm3試樣在規(guī)定試驗條件下經(jīng)過一定時間或一定距離摩擦之后，以試樣被磨去的重量您)或體積(cm3)之量，稱為磨耗量(或磨損量)，以磨去重量表示者稱為重量磨耗形，用磨去體積表示者稱為體積磨耗V3)相對耐磨系數(shù)8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，標準試樣的絕對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(shù)表1—32鋼鐵材料的化學(xué)性能名稱量的符號單位符號含義1.耐腐蝕性耐腐蝕性是指金屬材料抵抗周圍介質(zhì)(大氣、水蒸氣、有害氣體、酸、堿、鹽等)腐蝕作用的能力。金屬的耐腐蝕性與許多因素有關(guān)，如金屬的化學(xué)成分、加工性質(zhì)、熱處理條件、組織狀態(tài)以及介質(zhì)和溫度等(1)化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕是金屬與周圍介質(zhì)直接起化學(xué)作用的結(jié)果。它包括氣體腐蝕和金屬在非電解質(zhì)中的腐蝕兩種形式。其特點是：腐蝕過程不產(chǎn)生電流；且腐蝕產(chǎn)物沉積在金屬表面(2)電化學(xué)腐蝕金屬與酸、堿、鹽等電解質(zhì)溶液接觸時發(fā)生作用而引起的腐蝕，稱為電化學(xué)腐蝕。它的特點是腐蝕過程中有電流產(chǎn)生，其腐蝕產(chǎn)物(鐵銹)不覆蓋在作為陽極的金屬表面上，而是在距離陽極金屬的一定距離處(3)一般腐蝕這種腐蝕是均勻地分布在整個金屬內(nèi)外表面上，使截面不斷減小，最終使受力件破壞⑷晶間腐蝕這種腐蝕在金屬內(nèi)部沿晶粒邊緣進行.通常不引起金屬外形的任何變化，往往使設(shè)備或機件突然破壞

(5)點腐蝕這種腐蝕集中在金屬表面不大的區(qū)域內(nèi).并迅速向深處發(fā)展，最后穿透金屬，是一種危害較大的腐蝕破壞(6)應(yīng)力腐蝕是指在靜應(yīng)力(金屬的內(nèi)外應(yīng)力)作用下，金屬在腐蝕介質(zhì)中所引起的破壞。這種腐蝕一般穿過晶粒，即所謂穿晶腐蝕(7)腐蝕疲勞指在交變應(yīng)力作用下，金屬在腐蝕介質(zhì)中所引起的破壞。它也是一種穿晶腐蝕(8)腐蝕速度mg/(dm2-d)或g/(m2-d)單位面積的金屬材料在單位時間內(nèi)經(jīng)腐蝕之后的失重，稱為腐蝕速度