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碳钢的机械性能包括什么

发布时间:2022-03-24 15:02:52

机械性能包括屈服强度表示什么啊

机械性能:抗拉来强度源、屈服强度、冲击性能、硬度等等
屈服强度: 当应力超过弹性极限后,变形增加较快,此时除了产生弹性变形外,还产生部分塑性变形。当应力达到B点后,塑性应变急剧增加,曲线出现一个波动的小平台,这种现象称为屈服。这一阶段的最大、最小应力分别称为上屈服点和下屈服点。由于下屈服点的数值较为稳定,因此以它作为材料抗力的指标,称为屈服点或屈服强度。
有些钢材(如高碳钢)无明显的屈服现象,通常以发生微量的塑性变形(0.2%)时的应力作为该钢材的屈服强度,称为条件屈服强度。

Ⅱ 碳钢的力学性能

1.碳钢

碳钢也叫碳素钢,是含碳量ωc小于2%的铁碳合金。碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷。

按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类。碳素结构钢又可分为建筑结构钢和机器制造结构钢两种。按含碳量可以把碳钢分为低碳钢(ωc≤0.25%),中碳钢(ωc=0.25%-0.6%)和高碳钢(ωc>0.6%)

按磷、硫合量可以把碳素钢分为普通碳素钢(含磷、硫较高)、优质碳素钢(含磷、硫较低)和高级优质钢(含磷、硫更低)一般碳钢中含碳量越高则硬度越高,强度也就高,但塑性降低。

2、碳素结构钢

这类钢主要保证力学性能。故其牌号体现其力学性能,用Q+数字表示其中“Q”为屈服点“屈”字的汉语拼音字首。

数字表示屈服点数值,例如Q275表示屈服点为275Mpa,若牌号后面标注字母A、B、C、D,则表示钢材质量等级不同,含S、P的量依次降低,钢材质量依次提高。

若在牌号后面标注字母“F”则为沸腾钢,标注“b”为半镇静钢,不标注“F”或“b”者为镇静钢。例如Q235—AF表示屈服点为235MPa的A级沸腾钢,Q235—C表示屈服点为 235MPa的C级镇静钢。

碳素结构钢一般情况下都不经热处理,而在供应状态下直接使用。通常Q195、Q215、Q235钢碳的质量分数低,焊接性能好,塑性、韧性好,有一定强度,常轧制成薄板、钢筋、焊接钢管等。

用于桥梁、建筑等结构和制造普通铆钉、螺钉、螺母等零件。Q255和Q275钢碳的质量分数稍高,强度较高,塑性、韧性较好,可进行焊接,通常轧制成型钢、条钢和钢板作结构件以及制造简单机械的连杆、齿轮、联轴节、销等零件。

3、优质结构钢

这类钢必须同时保证化学成分和力学性能。其牌号是采用两位数字表示钢中平均碳的质量分数的万分数(ωс*10000)。例如45钢表示钢中平均碳的质量分数为0.45%;08钢表示钢中平均碳的质量分数为0.08%。

优质碳素结构钢主要用于制造机器零件。一般都要经过热处理以提高力学性能。根据碳质量分数不同,有不同的用途。

08、08F、10、10F钢,塑性、韧性高,具有优良的冷成形性能和焊接性能,常冷轧成薄板,用于制作仪表外壳、汽车和拖拉机上的冷冲压件,如汽车身、拖拉机驾驶室等;

15、20、25钢用于制作尺寸较小、负荷较轻、表面要求耐磨、心部强度要求不高的渗碳零件,如活塞销,样板等;

30、35、40、45、50钢经热处理(淬火+高温回火)后具有良好的综合力学性能,即具有较高的强度和较高的塑性、韧性,用于制作轴类零件,例如40、45钢常用于制造汽车、拖拉机的曲轴、连杆、一般机床主轴、机床齿轮和其他受力不大的轴类零件;

55、60、65钢热处理(淬火+中温回火)后具有高的弹性极限,常用于制作负荷不大、尺寸较小(截面尺寸小于 12~15mm)的弹簧,如调压和调速弹簧、柱塞弹簧、冷卷弹簧等。

4、碳素工具钢

碳素工具钢是基本上不含合金元素的高碳钢,含碳量在0.65%-1.35%范围内,其生产成本低,原料来源易取得,切削加工性良好,热处理后可以得到高硬度和高耐磨性,所以是被广泛采用的钢种,用来制造各种刃具、模具、量具。

但这类钢的红硬性差,即当工作温度大于250℃时,钢的硬度和耐磨性就会急剧下降而失去工作能力。另外,碳素工具钢如制成较大的零件则不易淬硬,而且容易产生变形和裂纹。

5、易切削结构钢

易切削结构钢是在钢中加入一些使钢变脆的元素,使钢切削时切削易脆断成碎屑,从而有利于提高切削速度和延长刀具寿命。使钢变脆的元素主要是硫,在普通低合金易切削结构钢中使用了铅、碲、铋等元素。

这种钢的含硫量在0.08%-0.30%范围内,含锰量在0.60%-1.55%范围内。钢中的硫和锰以硫化锰形态存在,硫化锰很脆并有润滑效能,从而使切屑容易碎断,并有利于提高加工表面的质量。

Ⅲ 钢材有哪几项主要机械指标

钢材的机械性能

1. 屈服点(σ s) 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 σ s =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(σ 0.2) 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σ 0.2 。

3. 抗拉强度(σ b) 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σ b= Pb/Fo (MPa)。

4. 伸长率(δ s) 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(σ s/σ b) 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。

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Ⅳ 建筑钢材的机械性能有哪些

金属材料的机械性能
(一)应力的概念,物体内部单位截面积上承受的力称为应力。由外力作用引起的应力称为工作应力,在无外力作用条件下平衡于物体内部的应力称为内应力(例如组织应力、热应力、加工过程结束后留存下来的残余应力…等等)。 (二)机械性能,金属在一定温度条件下承受外力(载荷)作用时,抵抗变形和断裂的能力称为金属材料的机械性能(也称为力学性能)。金属材料承受的载荷有多种形式,它可以是静态载荷,也可以是动态载荷,包括单独或同时承受的拉伸应力、压应力、弯曲应力、剪切应力、扭转应力,以及摩擦、振动、冲击等等,因此衡量金属材料机械性能的指标主要有以下几项: 1.强度 这是表征材料在外力作用下抵抗变形和破坏的最大能力,可分为抗拉强度极限(σb)、抗弯强度极限(σbb)、抗压强度极限(σbc)等。由于金属材料在外力作用下从变形到破坏有一定的规律可循,因而通常采用拉伸试验进行测定,即把金属材料制成一定规格的试样,在拉伸试验机上进行拉伸,直至试样断裂,测定的强度指标主要有: (1)强度极限:材料在外力作用下能抵抗断裂的最大应力,一般指拉力作用下的抗拉强度极限,以σb表示,如拉伸试验曲线图中最高点b对应的强度极限,常用单位为兆帕(MPa),换算关系有:1MPa=1N/m2=(9.8)-1Kgf/mm2或1Kgf/mm2=9.8MPaσb=Pb/Fo式中:Pb?C至材料断裂时的最大应力(或者说是试样能承受的最大载荷);Fo?C拉伸试样原来的横截面积。 (2)屈服强度极限:金属材料试样承受的外力超过材料的弹性极限时,虽然应力不再增加,但是试样仍发生明显的塑性变形,这种现象称为屈服,即材料承受外力到一定程度时,其变形不再与外力成正比而产生明显的塑性变形。产生屈服时的应力称为屈服强度极限,用σs表示,相应于拉伸试验曲线图中的S点称为屈服点。对于塑性高的材料,在拉伸曲线上会出现明显的屈服点,而对于低塑性材料则没有明显的屈服点,从而难以根据屈服点的外力求出屈服极限。因此,在拉伸试验方法中,通常规定试样上的标距长度产生0.2%塑性变形时的应力作为条件屈服极限,用σ0.2表示。屈服极限指标可用于要求零件在工作中不产生明显塑性变形的设计依据。但是对于一些重要零件还考虑要求屈强比(即σs/σb)要小,以提高其安全可靠性,不过此时材料的利用率也较低了。 (3)弹性极限:材料在外力作用下将产生变形,但是去除外力后仍能恢复原状的能力称为弹性。金属材料能保持弹性变形的最大应力即为弹性极限,相应于拉伸试验曲线图中的e点,以σe表示,单位为兆帕(MPa):σe=Pe/Fo式中Pe为保持弹性时的最大外力(或者说材料最大弹性变形时的载荷)。 (4)弹性模数:这是材料在弹性极限范围内的应力σ与应变δ(与应力相对应的单位变形量)之比,用E表示,单位兆帕(MPa):E=σ/δ=tgα式中α为拉伸试验曲线上o-e线与水平轴o-x的夹角。弹性模数是反映金属材料刚性的指标(金属材料受力时抵抗弹性变形的能力称为刚性)。 2.塑性, 金属材料在外力作用下产生永久变形而不破坏的最大能力称为塑性,通常以拉伸试验时的试样标距长度延伸率δ(%)和试样断面收缩率ψ(%)延伸率δ=[(L1-L0)/L0]x100%,这是拉伸试验时试样拉断后将试样断口对合起来后的标距长度L1与试样原始标距长度L0之差(增长量)与L0之比。在实际试验时,同一材料但是不同规格(直径、截面形状-例如方形、圆形、矩形以及标距长度)的拉伸试样测得的延伸率会有不同,因此一般需要特别加注,例如最常用的圆截面试样,其初始标距长度为试样直径5倍时测得的延伸率表示为δ5,而初始标距长度为试样直径10倍时测得的延伸率则表示为δ10。断面收缩率ψ=[(F0-F1)/F0]x100%,这是拉伸试验时试样拉断后原横截面积F0与断口细颈处最小截面积F1之差(断面缩减量)与F0之比。实用中对于最常用的圆截面试样通常可通过直径测量进行计算:ψ=[1-(D1/D0)2]x100%,式中:D0-试样原直径;D1-试样拉断后断口细颈处最小直径。δ与ψ值越大,表明材料的塑性越好。3.硬度,金属材料抵抗其他更硬物体压入表面的能力称为硬度,或者说是材料对局部塑性变形的抵抗能力。因此,硬度与强度有着一定的关系。根据硬度的测定方法,主要可以分为: (1)布氏硬度(代号HB),用一定直径D的淬硬钢球在规定负荷P的作用下压入试件表面,保持一段时间后卸去载荷,在试件表面将会留下表面积为F的压痕,以试件的单位表面积上能承受负荷的大小表示该试件的硬度:HB=P/F。在实际应用中,通常直接测量压坑的直径,并根据负荷P和钢球直径D从布氏硬度数值表上查出布氏硬度值(显然,压坑直径越大,硬度越低,表示的布氏硬度值越小)。布氏硬度与材料的抗拉强度之间存在一定关系:σb≈KHB,K为系数,例如对于低碳钢有K≈0.36,对于高碳钢有K≈0.34,对于调质合金钢有K≈0.325,…等等。 (2)洛氏硬度(HR)用有一定顶角(例如120°)的金刚石圆锥体压头或一定直径D的淬硬钢球,在一定负荷P作用下压入试件表面,保持一段时间后卸去载荷,在试件表面将会留下某个深度的压痕。由洛氏硬度机自动测量压坑深度并以硬度值读数显示(显然,压坑越深,硬度越低,表示的洛氏硬度值越小)。根据压头与负荷的不同,洛氏硬度还分为HRA、HRB、HRC三种,其中以HRC为最常用。洛氏硬度HRC与布氏硬度HB之间有如下换算关系:HRC≈0.1HB。除了最常用的洛氏硬度HRC与布氏硬度HB之外,还有维氏硬度(HV)、肖氏硬度(HS)、显微硬度以及里氏硬度(HL)。这里特别要说明一下关于里氏硬度,这是目前最新颖的硬度表征方法,利用里氏硬度计进行测量,其检测原理是:里氏硬度计的冲击装置将冲头从固定位置释放,冲头快速冲击在试件表面上,通过线圈的电磁感应测量冲头距离试件表面1毫米处的冲击速度与反弹速度(感应为冲击电压和反弹电压),里氏硬度值即以冲头反弹速度和冲击速度之比来表示:HL=(Vr/Vi)?1000式中:HL-里氏硬度值;Vr-冲头反弹速度;Vi-冲头冲击速度(注:实际应用装置中是以冲击装置中的闭合线圈感应的冲击电压和反弹电压代表冲击速度和反弹速度)。冲击装置的构造主要有内置弹簧(加载套管,不同型号的冲击装置有不同的冲击能量)、导管、释放按钮、内置线圈与骨架、支撑环以及冲头,冲头主要采用金刚石、碳化钨两种极高硬度的球形(不同型号的冲击装置其冲头直径有不同)。优点:里氏硬度计的主机接收到冲击装置获得的信号进行处理、计算,然后在屏幕上直接显示出里氏硬度值,便携式里氏硬度计用里氏(HL)测量后可以转化为:布氏(HB)、洛氏(HRC)、维氏(HV)、肖氏(HS)硬度。或用里氏原理直接用布氏(HB)、洛氏(HRC)、维氏(HV)、里氏(HL)、肖氏(HS)测量硬度值,同时可折算出材料的抗拉强度σb,还可以将测量结果储存、直接打印输出或传送给计算机作进一步的数据处理。 3.应用范围: 里氏硬度计是一种便携袖珍装置,可应用于各种金属材料、工件的表面硬度测量,特别是大型锻铸件的测量,其最大的特点是可以任意方向检测,免去了普通硬度计对工件大小、测量位置等的限制。 4.韧性 金属材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力称为韧性。通常采用冲击试验,即用一定尺寸和形状的金属试样在规定类型的冲击试验机上承受冲击载荷而折断时,断口上单位横截面积上所消耗的冲击功表征材料的韧性:αk=Ak/F单位J/cm2或Kg•m/cm2,1Kg•m/cm2=9.8J/cm2αk称作金属材料的冲击韧性,Ak为冲击功,F为断口的原始截面积。5.疲劳强度极限金属材料在长期的反复应力作用或交变应力作用下(应力一般均小于屈服极限强度σs),未经显著变形就发生断裂的现象称为疲劳破坏或疲劳断裂,这是由于多种原因使得零件表面的局部造成大于σs甚至大于σb的应力(应力集中),使该局部发生塑性变形或微裂纹,随着反复交变应力作用次数的增加,使裂纹逐渐扩展加深(裂纹尖端处应力集中)导致该局部处承受应力的实际截面积减小,直至局部应力大于σb而产生断裂。在实际应用中,一般把试样在重复或交变应力(拉应力、压应力、弯曲或扭转应力等)作用下,在规定的周期数内(一般对钢取106~107次,对有色金属取108次)不发生断裂所能承受的最大应力作为疲劳强度极限,用σ-1表示,单位MPa。除了上述五种最常用的力学性能指标外,对一些要求特别严格的材料,例如航空航天以及核工业、电厂等使用的金属材料,还会要求下述一些力学性能指标:蠕变极限:在一定温度和恒定拉伸载荷下,材料随时间缓慢产生塑性变形的现象称为蠕变。通常采用高温拉伸蠕变试验,即在恒定温度和恒定拉伸载荷下,试样在规定时间内的蠕变伸长率(总伸长或残余伸长)或者在蠕变伸长速度相对恒定的阶段,蠕变速度不超过某规定值时的最大应力,作为蠕变极限,以表示,单位MPa,式中τ为试验持续时间,t为温度,δ为伸长率,σ为应力;或者以表示,V为蠕变速度。高温拉伸持久强度极限:试样在恒定温度和恒定拉伸载荷作用下,达到规定的持续时间而不断裂的最大应力,以表示,单位MPa,式中τ为持续时间,t为温度,σ为应力。金属缺口敏感性系数:以Kτ表示在持续时间相同(高温拉伸持久试验)时,有缺口的试样与无缺口的光滑试样的应力之比:式中τ为试验持续时间,为缺口试样的应力,为光滑试样的应力。或者用:表示,即在相同的应力σ作用下,缺口试样持续时间与光滑试样持续时间之比。抗热性:在高温下材料对机械载荷的抗力。

Ⅳ 钢材的主要机械性能及衡量各种性能的指标是什么

钢材常见的力学性能通俗解释归为四项,即:强度、硬度、塑性、韧性。简单的可这样解释:
强度,是指材料抵抗变形或断裂的能力。有二种:屈服强度σb、抗拉强度σs。强度指标是衡量结构钢的重要指标,强度越高说明钢材承受的力(也叫载荷)越大;
硬度,是指材料表面抵抗硬物压人的能力。常见有三种:布氏硬度HBS、洛氏硬度HRC、维氏硬度HV。硬度是衡量钢材表面变形能力的指标,硬度越高,说明钢的耐磨性越好;即不容易磨损;
塑性,是指材料产生变形而不断裂的能力。有两种表示方法:伸长率δ、断面收缩率ψ。塑性是衡量钢材成型能力的指标,塑性越高,说明钢材的延展性越好,即容易拉丝或轧板;
韧性也叫冲击韧性,是指材料抵抗冲击变形的能力,表示方法为冲击值αk。冲击韧性是衡量钢材抗冲击能力的指标,数值越高,说明钢材抵抗运动载荷的能力越强。
一般情况下,强度低的钢材,硬度也低,塑性和韧性就高,例如钢板、型材,就是由强度较低的钢材生产的;而强度较高的钢材,硬度也高,但塑性和韧性就差,例如生产机械零件的中碳钢、高碳钢,就很少看到轧成板或拉成丝。

Ⅵ 碳钢的机械性能

我们机械上所说的碳钢一般多指普通碳素结构钢,也就是常用的,其他像45#、40Cr等优质碳素结构钢我们都直接叫名字,很少用碳钢来称呼,还有的就是T8、T10等的碳素工具钢一般用来做锉刀,板牙……我们也称T10碳钢,所以一般说的碳钢就是指Q195、Q215、Q235和Q255这四类,这四类碳钢只要出厂符合屈服强度的要求对里面材料的含量没有要求,对这四种碳钢总体而言碳含量越高,强度也就越高,硬度也越大,引申率和韧性都变小!

Ⅶ 合金钢的机械性能包括哪些方面

为了改善和提高钢的性能,在碳钢的基础上加入其它合金元素,如硅、锰、铬、镍、、钨、钒、钛等,这种钢叫合金钢(Alloy steel)。合金钢根据加入合金元素的不同,具有不同的性能,如高的耐磨性、耐蚀性、耐低温、高磁性等良好的特殊性能。合金钢按用途分为合金结构钢、合金工具钢和特殊性能钢。

合金钢的特点

纯金属有好的韧性、很高的导热性和导电性,但纯金属在应用方面受到很大的限制。是因为在纯金属中找不到硬度、弹性、强度等方面都很高的金属材料,而不同种类的合金钢则能满足多方面的要求。合金之所以比纯金属具有更好更多的物理和机械性能,在国计民生中得到广泛的应用,是因为与它的内部结构的种类多,而且可以人工控制这个优点分不开的。

Ⅷ 碳钢渗碳后有什么机械性能

渗碳是通过使碳元素转移到钢材表层铁原子之间,提高表面局部含碳量。
光渗碳没有用,还要淬火才能使钢材表面提高硬度耐磨的同时保持芯部的韧性。

Ⅸ 钢材的机械性能通常是什么

钢材常见的力学性能通俗解释归为四项,即:强度、硬度、塑性、韧性。简单的可这样解释回:

强度,是指材料答抵抗变形或断裂的能力。有二种:屈服强度σb、抗拉强度σs。强度指标是衡量结构钢的重要指标,强度越高说明钢材承受的力(也叫载荷)越大;

硬度,是指材料表面抵抗硬物压人的能力。常见有三种:布氏硬度HBS、洛氏硬度HRC、维氏硬度HV。硬度是衡量钢材表面变形能力的指标,硬度越高,说明钢的耐磨性越好;容易磨损;

塑性,是指材料产生变形而不断裂的能力。有两种表示方法:伸长率δ、断面收缩率ψ。塑性是衡量钢材成型能力的指标,塑性越高,说明钢材的延展性越好,即容易拉丝或轧板;

韧性也叫冲击韧性,是指材料抵抗冲击变形的能力,表示方法为冲击值αk。冲击韧性是衡量钢材抗冲击能力的指标,数值越高,说明钢材抵抗运动载荷的能力越强。

一般情况下,强度低的钢材,硬度也低,塑性和韧性就高,例如钢板、型材,就是由强度较低的钢材生产的;而强度较高的钢材,硬度也高,但塑性和韧性就差,例如生产机械零件的中碳钢、高碳钢,就很少看到轧成板或拉成丝。

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