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無縫鋼管的力学性能

鋼材力学性能是保证鋼材最終使用性能(機械性能)的重要指标,它取決于鋼的化学成分和熱處理制度。在鋼管标準中,根據不同的使用要求,規定了拉伸性能(抗拉強度、屈服強度或屈服點、伸長率)以及硬度、韌性指标,還有用戶要求的高、低溫性能等。
  ①抗拉強度(σb)
  試樣在拉伸過程中,在拉斷時所承受的最大力(Fb),除以試樣原橫截面積(So)所得的應力(σ),稱为抗拉強度(σb),單位为N/mm2(MPa)。它表示金屬材料在拉力作用下抵抗破壞的最大能力。
  ②屈服點(σs)
  具有屈服現象的金屬材料,試樣在拉伸過程中力不增加(保持恒定)仍能繼續伸長時的應力,稱屈服點。若力發生下降時,則應區分上、下屈服點。屈服點的單位为N/mm2(MPa)。
  上屈服點(σsu):試樣發生屈服而力首次下降前的最大應力;下屈服點(σsl):當不計初始瞬時效應時,屈服階段中的最小應力。
  屈服點的計算公式为:
  式中:Fs--試樣拉伸過程中屈服力(恒定),N(牛頓)So--試樣原始橫截面積,mm2。
  ③斷後伸長率(σ)
  在拉伸試验中,試樣拉斷後其标距所增加的長度與原标距長度的百分比,稱为伸長率。以σ表示,單位为%。計算公式为:σ=(Lh-Lo)/L0*100%
  式中:Lh--試樣拉斷後的标距長度,mm;L0--試樣原始标距長度,mm。
  ④斷面收縮率(ψ)
  在拉伸試验中,試樣拉斷後其縮徑處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比,稱为斷面收縮率。以ψ表示,單位为%。計算公式如下:
  式中:S0--試樣原始橫截面積,mm2;S1--試樣拉斷後縮徑處的最少橫截面積,mm2。
  ⑤硬度指标
  金屬材料抵抗硬的物體壓陷表面的能力,稱为硬度。根據試验方法和适用範圍不同,硬度又可分为布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、肖氏硬度、顯微硬度和高溫硬度等。對于管材一般常用的有布氏、洛氏、維氏硬度三種。
  A、布氏硬度(HB)
  用一定直徑的鋼球或硬質合金球,以規定的試验力(F)壓入式樣表面,经規定保持時間後卸除試验力,測量試樣表面的壓痕直徑(L)。布氏硬度值是以試验力除以壓痕球形表面積所得的商。以HBS(鋼球)表示,單位为N/mm2(MPa)。
  其計算公式为:
  式中:F--壓入金屬試樣表面的試验力,N;D--試验用鋼球直徑,mm;d--壓痕平均直徑,mm。
  測定布氏硬度較準确可靠,但一般HBS隻适用于450N/mm2(MPa)以下的金屬材料,對于較硬的鋼或較薄的闆材不适用。在鋼管标準中,布氏硬度用途最廣,往往以壓痕直徑d来表示該材料的硬度,既直觀,又方便。
  舉例:120HBS10/1000/30:表示用直徑10mm鋼球在1000Kgf(9.807KN)試验力作用下,保持30s(秒)測得的布氏硬度值为120N/mm2(MPa)。

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