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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(mm²
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(mm²
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:( 鋼材網 www.qsszpy.live
     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(mm²
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。( 鋼材網 www.qsszpy.live
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