鋼鐵材料的物理性能
名 稱 |
量的符號 |
單位符號 |
含 義 | |
1.密度 |
P |
g/cm³ |
密度就是某種物質(zhì)單位體積的質(zhì)量 | |
2. 熱 性 能 |
(1)熔點(diǎn) |
|
℃ |
金屬材料由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)的熔化溫度 |
(2)比熱容 |
c |
J/(kg·K) |
單位質(zhì)量的某種物質(zhì),在溫度升高1°C時(shí)吸收的熱或溫度降低1°C時(shí)所放出的熱量 | |
(3)熱導(dǎo)率 |
ג |
W/(m·K) |
在單位時(shí)間內(nèi),當(dāng)沿著熱流方向的單位長度上溫度降低1°C時(shí),單位面積容許導(dǎo)過的熱量 | |
(4)線脹系數(shù) |
ªL |
10-6/K |
金屬溫度每升高1°C所增加的長度與原來長度的比值 | |
3. 電 性 能 |
(1)電阻率 |
ρ |
0·m |
是表示物體導(dǎo)電性能的一個參數(shù)。它等于1m長,橫截面積為1mm2的導(dǎo)線兩端間的電阻。也可用一個單位立方體的兩平行端面間的電阻表示 |
(2)電阻溫度系數(shù) |
ªρ |
1/℃ |
溫度每升降1°C,材料電阻率的改變量與原電阻率之比,稱為電阻溫度系數(shù) | |
(3)電導(dǎo)率 |
k |
S/m或%IACS |
電阻率的倒數(shù)叫電導(dǎo)率。在數(shù)值上它等于導(dǎo)體維持單位電位梯度時(shí),流過單位面積的電流 | |
4. 磁性能 |
(1)磁導(dǎo)率 |
µ |
H/m |
是衡量磁性材料磁化難易程度的性能指標(biāo),它是磁性材料中的磁感應(yīng)強(qiáng)度(B)和磁場強(qiáng)度(H)的比值。磁性材料通常分為:軟磁材料(μ值甚高,可達(dá)數(shù)萬)和硬磁材料(μ值在1左右)兩大類 |
(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度 |
B |
T |
在磁介質(zhì)中的磁化過程,可以看作在原先的磁場強(qiáng)度(H)上再加上一個由磁化強(qiáng)度(J)所決定的,數(shù)量等于4лJ的新磁場,因而在磁介質(zhì)中的磁場B=H+4лJ,叫作磁感應(yīng)強(qiáng)度 | |
(3)磁場強(qiáng)度 |
H |
A/m |
導(dǎo)體中通過電流,其周圍就產(chǎn)生了磁場。磁場對原磁矩或電流產(chǎn)生作用力的大小為磁場強(qiáng)度的表征 | |
(4)矯頑力 |
Hс |
A/m |
樣品磁化到飽和后,由于有磁滯現(xiàn)象,欲使磁感應(yīng)強(qiáng)度減為零,須施加一定的負(fù)磁場見,見就稱為矯頑力 | |
(5)鐵損 |
P |
W/kg |
鐵磁材料在動態(tài)磁化條件下,由于磁滯和渦流效應(yīng)所消耗的能量 |
鋼鐵材料的力學(xué)性能
名 稱 |
量的符號 |
單位符號 |
含 義 | |
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強(qiáng)度指金屬在外力作用下,抵抗塑性變形和斷裂的能力 |
1. 強(qiáng) 度 |
1)抗拉強(qiáng)度 |
ób |
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金屬試樣拉伸時(shí),在拉斷前所承受的最大負(fù)荷與試樣原橫截面面積之比稱為抗拉強(qiáng)度 ób=Pb/Fo 式中 Pb——試樣拉斷前的最大負(fù)荷(N) Fo——試樣原橫截面積(mm2) |
2)抗彎強(qiáng)度 |
óbb |
MPa |
試樣在位于兩支承中間的集中負(fù)荷作用下,使其折斷時(shí),折斷截面所 承受的最大正壓力 對圓試樣:óbb=8PL/Лd³; 對矩形試樣:óbb=3PL/2bh² 式中 P——試樣所受最大集中載荷(N) L——兩支承點(diǎn)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(qiáng)度 |
óbc |
MPa |
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(qiáng)度 óbc=Pbc/Fo 式中 Pbc—試樣所受最大集中載荷(N) Fo—試樣原截面積(mm²) | |
4)抗剪強(qiáng)度 |
て |
MPa |
試樣剪斷前,所承受的最大負(fù)荷下的受剪截面具有的平均剪應(yīng)力 雙剪:óて=P/2F;單剪:óて=P/Fo 式中 P—剪切時(shí)的最大負(fù)荷(N) Fo—受檢部位的原橫截面積(mm²) | |
5)抗扭強(qiáng)度 |
|
MPa |
指外力是扭轉(zhuǎn)力的強(qiáng)度極限 てb≈3Mb/4Wp(適用于鋼材) てb≈Mb/Wp(適用于鑄鐵) 式中 Mb—扭轉(zhuǎn)力矩(N•mm) Wp—扭轉(zhuǎn)時(shí)試樣截面的極斷面系數(shù)(mm²) | |
6)屈服點(diǎn) |
ós |
MPa |
金屬試樣在拉伸過程中,負(fù)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(shí)的應(yīng)力,稱為屈服點(diǎn)或屈服極限 Ós=Ps/Fo 式中 Ps——屈服載荷(N) Fo——試樣原橫截面積(mm2) | |
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7)屈服強(qiáng)度 |
ó0.2 |
MPa |
對某些屈服現(xiàn)象不明顯的金屬材料,測定屈服點(diǎn)比較困難,常把產(chǎn)生O.2%永久變形的應(yīng)力定為屈服點(diǎn),稱為屈服強(qiáng)度或條件屈服極限 ó0.2=P0.2/Fo 式中 P0. 2——試樣產(chǎn)生永久變形為0.2%時(shí)的載荷(N) Fo——試樣原橫截面積(mm2) |
8)持久強(qiáng)度 |
ób/時(shí)間(h) |
MPa |
金屬材料在高溫條件下。經(jīng)過規(guī)定時(shí)間發(fā)生斷裂時(shí)的應(yīng)力稱為持久強(qiáng)度。通常所指的持久強(qiáng)度,是在一定的溫度條件下,試樣經(jīng)l05h后的斷裂強(qiáng)度 | |
9)蠕變強(qiáng)度 |
溫度ó 應(yīng)變量/時(shí)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(qiáng)度,試件也會隨著時(shí)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(shí)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(qiáng)度,例如 500 ó----------------- =100MPa 1/100000 ,表示材料在500%溫度下,105h后應(yīng)變量為l%的蠕變強(qiáng)度為100MPa。蠕變強(qiáng)度是材料在高溫下長期負(fù)荷下對塑性變形抗力的性能指標(biāo) | |
2. 彈 性 |
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彈性是指金屬在外力作用下產(chǎn)生變形,當(dāng)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 |
E |
GPa |
在彈性范圍內(nèi),金屬拉伸試驗(yàn)時(shí),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(shí),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 |
G |
GPa |
金屬在彈性范圍內(nèi),當(dāng)進(jìn)行扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí),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(shí),這個比例系數(shù)就稱為切變模量 | |
3)彈性極限 |
óe |
MPa |
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 |
óp |
MPa |
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 óp=Pp/Fo 式中 Pp——規(guī)定比例極限負(fù)荷(N) Fo——試樣原橫截面積(mm2) | |
3. 塑 性 |
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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 |
ó |
% |
金屬材料在拉伸時(shí),試樣拉斷后,其標(biāo)距部分所增加的長度與原標(biāo)距長度的百分比。δ5是標(biāo)距為5倍直徑時(shí)的伸長率,δ10是標(biāo)距為10倍直徑時(shí)的伸長率 | |
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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 |
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對于各向同性的材料,泊松比表示:試樣在單向拉伸時(shí),橫向相對收縮量與軸向相對伸長量之比 μ=E/2G-1 式中 E——彈性模量(GPa) G——切變模量(GPa) | |
4. 韌 性 |
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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 |
aku或aKV |
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(xué)性能指標(biāo),通常都是以大能量的一次沖擊值(aku或aKV)作為標(biāo)準(zhǔn)的。它是采用一定尺寸和形狀的標(biāo)準(zhǔn)試樣,在擺錘式一次沖擊試驗(yàn)機(jī)上來進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)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AKV |
J |
由于ak值的大小,不僅取決于材料本身,同時(shí)還隨試樣尺寸、形狀的改變及試驗(yàn)溫度的不同而變化,因而ak值只是一個相對指標(biāo)。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(biāo) a 式中 aku——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(shí)所消耗的沖擊功(J) AKV——夏比v形缺口試樣沖斷時(shí)所消耗的沖擊功(J) F——試樣缺口處的橫截面積(cm2) | |
5. 疲 勞 |
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金屬材料在極限強(qiáng)度以下,長期承受交變負(fù)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 |
ó-1 |
MPa |
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(shí)所能承受的最大應(yīng)力稱為疲勞極限 | |
2)疲勞強(qiáng)度 |
óN |
MPa |
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(shí)所能承受的最大應(yīng)力,叫作疲勞強(qiáng)度。此時(shí),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(qiáng)度表示 | |
6. 硬 度 |
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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物理量,而是反映彈性、強(qiáng)度、塑性等的一個綜合性能指標(biāo) |
1)布氏硬度 |
HBS |
HBW |
用一定直徑的球體(鋼球或硬質(zhì)合金球)以相應(yīng)的試驗(yàn)力壓入試樣表面,經(jīng)規(guī)定的保持時(shí)間后,卸除試驗(yàn)力,測表面壓痕直徑計(jì)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450HBW | |
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2)洛氏硬度 |
HRA 14RB HRC HRD HRE HRF HRG HRH HRK |
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用金剛石圓錐或鋼球壓頭以初始試驗(yàn)力和總試驗(yàn)力作用下,壓入試 樣表面,經(jīng)規(guī)定的保持時(shí)間后,卸除主試驗(yàn)力,測殘余壓痕深度增 量計(jì)算的硬度值。 洛氏硬度試驗(yàn)分A、B、C、D、E、F、G、H、K標(biāo)尺 | |
3)維氏硬度 |
HV |
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用金剛石正四棱體壓頭以49.03~980.7N的試驗(yàn)力壓入試樣表面,經(jīng)規(guī)定的保持時(shí)間后,卸除試驗(yàn)力,測壓痕對角線長度計(jì)算的硬度值 | |
4)肖氏硬度 |
HSC HSD |
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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(jì)算硬度值。用目測型硬度計(jì)的硬度符號為HSC,指示型硬度計(jì)的硬度符號為HSD | |
7. 減 摩 及 耐磨 性 |
1)摩擦因數(shù) |
µ |
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相互接觸的物體,當(dāng)作相對移動時(shí)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)μ=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 |
W V |
g /cm3 |
試樣在規(guī)定試驗(yàn)條件下經(jīng)過一定時(shí)間或一定距離摩擦之后,以試樣被磨去的重量(g)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V | |
3)相對耐磨系數(shù) |
ε |
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在模擬耐磨試驗(yàn)機(jī)上,采用65Mn(52~53HRC)作為標(biāo)準(zhǔn)試樣,在相同條件下,標(biāo)準(zhǔn)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) |
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 |
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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?xiàng)l件、組織狀態(tài)以及介質(zhì)和溫度等 |
(1)化學(xué)腐蝕 |
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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(diǎn)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 |
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金屬與酸、堿、鹽等電解質(zhì)溶液接觸時(shí)發(fā)生作用而引起的腐蝕,稱為電化學(xué)腐蝕。它的特點(diǎn)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 |
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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 | |
(4)晶間腐蝕 |
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這種腐蝕在金屬內(nèi)部沿晶粒邊緣進(jìn)行.通常不引起金屬外形的任何變化,往往使設(shè)備或機(jī)件突然破壞 | |
(5)點(diǎn)腐蝕 |
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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 |
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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 |
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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 |
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Mg/(dm²·d) 或g/(m²·d) |
單位面積的金屬材料在單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)腐蝕之后的失重,稱為腐蝕速度 | |
(9)腐蝕率 |
R |
mm/a |
金屬材料在單位時(shí)間內(nèi)腐蝕掉的材料深度稱為腐蝕率 | |
2.抗氧化性 |
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g/(cm².h) 或mm/a |
金屬材料在室溫或高溫下抵抗氧化的能力。金屬的氧化過程實(shí)際上是屬于化學(xué)腐蝕的一種形式。它可直接用一定時(shí)間內(nèi),金屬表面經(jīng)腐蝕之后重量損失的大小,即用金屬減重的速度表示 | |
3.化學(xué)穩(wěn)定性 |
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系指金屬材料的耐腐蝕性和抗氧化性的總稱。金屬材料在高溫下的化學(xué)穩(wěn)定性叫作熱穩(wěn)定性 |
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