钢铁的物理力学性能和机械性能
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钢材的主要机械性能(也叫力学性能)通常是指钢材在标准条件下均匀拉伸.冷弯和冲击等.
单独作用下所显示的各种机械性能。钢材通常有五大主要的机械性能指标：
通过一次拉伸试验可得到抗拉强度，伸长率和屈服点三项基本性能；
通过冷弯试验可得到钢材的冷弯性能；
通过冲击韧性试验可得到冲击韧性。
1.屈服点(σs)
钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。
设Ps为屈服点s处的外力，Fo为试样断面积，则屈服点σs =Ps/Fo(MPa)，MPa称为兆帕等于N(牛顿)/mm2，(MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2)
2.屈服强度(σ0.2)
有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值(一般为原长度的0.2%)时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2 。
3.抗拉强度(σb)
材料在拉伸过程中，从开始到发生断裂时所达到的最大应力值。它表示钢材抵抗断裂的能力大小。与抗拉强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等。
设Pb为材料被拉断前达到的最大拉力，Fo为试样截面面积，则抗拉强度σb= Pb/Fo (MPa)。
4.伸长率(δs)
材料在拉断后，其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率。
5.屈强比(σs/σb)
钢材的屈服点(屈服强度)与抗拉强度的比值，称为屈强比。屈强比越大，结构零件的可靠性越高，一般碳素钢屈强比为0.6-0.65，低合金结构钢为0.65-0.75合金结构钢为0.84-0.86。
6.硬度
硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
⑴布氏硬度(HB)
以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值(HB)，单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。
⑵洛氏硬度(HR)
当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示：
HRA：是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料(如硬质合金等)。
HRB：是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)。
HRC：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。
⑶维氏硬度(HV)
以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值(HV)
脆性：用于描述材料在未施加明显外力以及没有明显变形的情况下发生断裂的性能。
耐压强力：施加于材料上使其长度变短，截面积变大的外力，与拉伸强力相对应。
传导性：材料传输热能或者电能的速度。
蠕变：材料在压力条件下产生缓慢的变形量。
延展性：是金属受外力变形，当外力消除之后又恢复其原有形状的一中性质。
疲劳强度：材料承受重复作用外力的能力。
燃烧点：金属或其蒸气开始燃烧的最低温度点。
吸湿：易于吸收并且保持水分的金属。
冲击强度：金属吸收突然撞击能量的能力。
柔韧性：在压力条件下材料容易发生永久性变形而不断裂的能力。
可塑性：材料在较低压力条件下容易发生永久性变形的能力。
多孔性：材料内部空隙的体积占据材料整体体积的比率。
切变强度：两股方向相反的外力同时施加于材料表面，使其中一部分与另一部分相互滑移，材料发生断裂时的外力大小即为该材料的切变强度。
比重：一定体积材料的重量与相同体积四摄氏度的水的重量之比。
比热：加热1克某种金属使其温度升高一摄氏度所需要的能量。
硬挺性：材料承受变形的能力，以压力与变形位移为平定基础。
静强度：材料承受导致变形的外加应力的能力。
应力：拉伸应力，压缩应力以及剪切应力都是外部施加于材料，导致材料断裂的作用力。
拉伸强度：材料被拉伸所能承受的最大作用力。与压缩强度对应。
热胀率：温度变化与材料规格变化之间的比率。
韧性：材料吸收冲击能量而不断裂的能力。
原材料机械性能表
铸件、棒材、铜合金的原材料化学成份,机械性能表
铸件化学成份、机械性能表
材料牌号 | 受检项目 | 技术要求 | 标准号 | |||||||||
CF3 304L ZG00Cr18Ni10 | 化学成份 | C≤ | Mn | Si≤ | S≤ | P≤ | Cr | Ni | GB12230-2005 | |||
0.03 | 1.5 | 2 | 0.04 | 0.04 | 17-21 | 8-12 | ||||||
机械性能 | σb ≥ | σs ≥ | δ≥ | |||||||||
485 | 206 | 35 | ||||||||||
CF8 304 ZG0Cr18Ni9 | 化学成份 | C≤ | Mn | Si≤ | S≤ | P≤ | Cr | Ni | GB12230-2005 | |||
0.08 | 1.5 | 2 | 0.04 | 0.04 | 18-21 | 8-11 | ||||||
机械性能 | σb ≥ | σs ≥ | δ≥ | |||||||||
485 | 206 | 35 | ||||||||||
CF3M 316L ZG00Cr17 Ni14Mo2Ti | 化学成份 | C≤ | Mn | Si≤ | S≤ | P≤ | Cr | Ni | Mo | GB12230-2005 | ||
0.03 | 1.5 | 1.5 | 0.04 | 0.04 | 17-21 | 9-13 | 2-3 | |||||
机械性能 | σb ≥ | σs ≥ | δ≥ | |||||||||
485 | 206 | 35 | ||||||||||
CF8M 316 ZG0Cr18 Ni12Mo2TI | 化学成份 | C≤ | Mn | Si≤ | S≤ | P≤ | Cr | Ni | Mo | GB12230-2005 | ||
0.08 | 1.5 | 1.5 | 0.04 | 0.04 | 18-21 | 9-12 | 2-3 | |||||
机械性能 | σb ≥ | σs ≥ | δ≥ | |||||||||
485 | 206 | 35 | ||||||||||
化学成份 | C≤ | Mn | Si≤ | S≤ | P≤ | Cr | Ni | Mo | GB12230-2005 | |||
机械性能 | σb ≥ | σs ≥ | δ≥ | |||||||||
表中单位：(1)化学成份% (2)力学性能：抗拉强度σb:MPa 、屈服强度σs:MPa 、延长率δ%、断面收缩率ψ%、αk :J/cm2
铸件化学成份、机械性能表
材料牌号 | 受检项目 | 技术要求 | 标准号 | ||||||||||||||||
HT200 | 德DIN | GG20 | 化学成份 | C≤ | Mn≤ | Si | S≤ | P≤ | GB12226-2005 | ||||||||||
德W-Nr. | 0.6020 | 3.1～3.4 | 0.80～1.00 | 1.5～1.8 | 0.12 | 0.15 | |||||||||||||
法NF | FGL200 | 机械性能 | σb | ||||||||||||||||
日JIS | FC20 | ||||||||||||||||||
≥200 | |||||||||||||||||||
HT250 | 德DIN | GG25 | 化学成份 | C≤ | Mn≤ | Si | S≤ | P≤ | GB12226-2005 | ||||||||||
德W-Nr. | 0.6025 | ||||||||||||||||||
法NF | FGL250 | 机械性能 | σb | ||||||||||||||||
日JIS | FC25 | ≥250 | |||||||||||||||||
QT400-18 | 德DIN | (GGG-40) | C | Mn≤ | Si | S≤ | P≤ | Mg | Re | GB12230-2005 | |||||||||
德W-Nr. | (0.7040) | 3.6～3.8 | 0.5 | 2.3～2.7 | 0.025 | 0.08 | 0.03～0.05 | 0.02～0.03 | |||||||||||
法NF | FGS400-18 | 机械性能 | σb≥ | σs≥ | δ≥ | αk≥ | HB | ||||||||||||
日JIS | (FCD40) | 400 | 250 | 18 | 11 | 130～180 | |||||||||||||
QT450-10 | 德DIN | GGG-50 | 化学成份 | C | Mn | Si | S≤ | P≤ | Mg | Re | GB12230-2005 | ||||||||
德W-Nr. | 0.7050 | 3.4～3.9 | 0.2～0.5 | 2.7～3.0 | 0.03 | 0.07 | 0.06～0.10 | 0.03～0.10 | |||||||||||
法NF | 500-7 | 机械性能 | σb≥ | σs≥ | δ≥ | HB | |||||||||||||
日JIS | FCD50 | 450 | 310 | 10 | 160～210 | ||||||||||||||
WCB | 化学成份 | C≤ | Mn≤ | Si≤ | S≤ | P≤ | Cr≤ | Ni≤ | Mo≤ | Cu≤ | V≤ | GB12229-89 | |||||||
0.30 | 1.00 | 0.06 | 0.045 | 0.40 | 0.40 | 0.50 | 0.25 | 0.5 | 0.03 | ||||||||||
机械性能 | σb ≥ | σs≥ | δ≥ | ψ≥ | |||||||||||||||
485 | 250 | 22 | 35 | ||||||||||||||||
表中单位：(1)化学成份% (2)力学性能：抗拉强度σb:MPa 、屈服强度σs:MPa 、延长率δ%、断面收缩率ψ%、αk :J/cm2
棒材化学成份、机械性能表
材料牌号 | 受检项目 | 技术要求 | 标准号 | ||||||||
410 1Cr13 | 化学成份 | C≤ | Mn≤ | Si≤ | S≤ | P≤ | Cr | Ni≤ | GB1220-92 | ||
0.15 | 1.00 | 1.00 | 0.030 | 0.035 | 11.5～13.5 | 0.60 | |||||
机械性能 | σb ≥ | σ0.2≥ | δ≥ | ψ≥ | αk ≥ | HB＜ | |||||
540 | 345 | 25 | 55 | 78 | 159 | ||||||
420 2Cr13 | 化学成份 | C | Mn≤ | Si≤ | S≤ | P≤ | Cr | Ni≤ | GB1220-92 | ||
0.16～0.25 | 1.00 | 1.00 | 0.030 | 0.035 | 12.0～14.0 | 0.60 | |||||
机械性能 | σb ≥ | σ0.2≥ | δ≥ | ψ≥ | αk ≥ | HB≥ | |||||
635 | 440 | 20 | 50 | 63 | 192 | ||||||
304 0Cr19Ni9 | 化学成份 | C≤ | Mn≤ | Si≤ | S≤ | P≤ | Cr | Ni | N≤ | ASTM A276-92 | |
0.08 | 2.00 | 0.75 | 0.030 | 0.045 | 18.0～20.0 | 8.0～10.5 | 0.10 | ||||
机械性能 | σb≥ | σ0.2≥ | δ≥ | ψ | αk | HB≤ | HRC≤ | ||||
515 | 205 | 40 | 201 | 92 | |||||||
304L 0Cr19Ni11 | 化学成份 | C≤ | Si≤ | Mn≤ | S≤ | P≤ | Cr | Ni | N≤ | ASTM A240-92b | |
0.03 | 0.75 | 2.00 | 0.030 | 0.045 | 18.0～20.0 | 8.0～12.0 | 0.10 | ||||
机械性能 | σb≥ | σ0.2≥ | δ≥ | ψ | αk | HB≤ | HRC≤ | HV | |||
485 | 170 | 40 | 201 | 92 | |||||||
316 0Cr17Ni12Mo2 | 化学成份 | C≤ | Si≤ | Mn≤ | S≤ | P≤ | Cr | Ni | N≤ | Mo | ASTM A240-92b |
0.08 | 0.75 | 力学性能 2.00 | 0.030 | 0.045 | 16.0～18.0 | 10.0～14.0 | 0.10 | 2～3 | |||
机械性能 | σb≥ | σ0.2≥ | δ≥ | ψ | αk | HB≤ | HRC≤ | ||||
515 | 205 | 40 | 217 | 95 | |||||||
表中单位：(1)化学成份% (2)力学性能：抗拉强度σb:MPa 、屈服强度σs:MPa 、延伸率δ%、收缩率ψ%、αk :J/cm2
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