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鋼鐵材料的力學性能
發布人：管理員 發布日期：2014-4-26 8:25:37
| 鋼鐵材料的力學性能 | ||||
| 序號 | 名稱 | 量的符號 | 單位符號 | 含義 |
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一
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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.gangcai.com ）
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。 |
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二
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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） |
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三
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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） |
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四
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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） |
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五
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疲勞
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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。 |
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六
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硬度
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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。 |
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七
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減摩、耐磨性
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| 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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