- 鋼管的力學性能術語
- 日期：15-12-03 點擊：248 來源：//www.tjsqwx.net 作者：
維氏硬度法可用于測定很薄的金屬材料和表面層硬度。它具有布氏、洛氏法的主要優點，而克服了它們的基本缺點，但不如洛氏法簡便。維氏法在鋼管標準中很少用。
鋼管的(de)力學性(xing)能(neng)術語(yu)
鋼材力(li)學性能是保(bao)證鋼材最終使(shi)用(yong)性能（機械性能）的(de)重要(yao)指標，它取決(jue)于鋼的(de)化學成分和熱處(chu)理制(zhi)度(du)(du)。在鋼管標準中(zhong)，根據不同(tong)的(de)使(shi)用(yong)要(yao)求，規(gui)定了拉(la)伸性能（抗拉(la)強度(du)(du)、屈服強度(du)(du)或屈服點、伸長率）以及硬(ying)度(du)(du)、韌(ren)性指標，還有(you)用(yong)戶要(yao)求的(de)高、低溫性能等(deng)。
①抗拉(la)強度(du)（σb）。試(shi)樣在(zai)(zai)拉(la)伸過程中，在(zai)(zai)拉(la)斷(duan)時所承受的(de)(de)最(zui)大力(li)（Fb），出以試(shi)樣原橫截面(mian)積（So）所得的(de)(de)應(ying)力(li)（σ），稱為抗拉(la)強度(du)（σb），單位為N/mm2（MPa）。它表示金屬材料(liao)在(zai)(zai)拉(la)力(li)作用(yong)下(xia)抵(di)抗破壞的(de)(de)最(zui)大能力(li)。計算(suan)公式為：σb=Fb/So
式(shi)中：Fb--試樣拉斷時所承受(shou)的最大力，N（牛(niu)頓）；
So--試樣(yang)原始(shi)橫截面積，mm2。
②屈(qu)(qu)服(fu)點（σs）。具有(you)屈(qu)(qu)服(fu)現(xian)象的金屬材料，試樣在拉伸過(guo)程中力不增加（保持(chi)恒定(ding)）仍能繼(ji)續伸長時(shi)的應力，稱(cheng)屈(qu)(qu)服(fu)點。若力發(fa)生(sheng)下降(jiang)時(shi)，則(ze)應區分上、下屈(qu)(qu)服(fu)點。屈(qu)(qu)服(fu)點的單位為N/mm2（MPa）。
上屈(qu)服點（σsu）：試樣發生屈(qu)服而力(li)(li)首次下降前(qian)的最(zui)大應(ying)力(li)(li)；
下屈服點（σsl）：當(dang)不計(ji)初始(shi)瞬時(shi)(shi)效(xiao)應時(shi)(shi)，屈服階段中的最小應力。
; 屈服點的計算(suan)公式為(wei)：σs=Fs/So
式中：Fs--試樣拉(la)伸過程中屈服力(li)（恒定），N（牛(niu)頓）；
So--試(shi)樣原始橫截面(mian)積，mm2。
③斷(duan)后(hou)伸(shen)(shen)長率(lv)（σ）。在拉伸(shen)(shen)試驗中，試樣拉斷(duan)后(hou)其標距(ju)所(suo)增加的(de)長度與原標距(ju)長度的(de)百分比，稱為(wei)伸(shen)(shen)長率(lv)。以(yi)σ表(biao)示，單(dan)位為(wei)%。
計(ji)算公式為：σ =（L1-L0）/L1
; 式(shi)中：L1--試樣拉(la)斷后的標(biao)距(ju)長度，mm；
L0--試樣原始標(biao)距(ju)長度，mm。
④斷(duan)面(mian)(mian)收(shou)縮(suo)率(lv)（ψ）。在拉伸試驗中，試樣拉斷(duan)后(hou)其縮(suo)徑處橫截面(mian)(mian)積的最大(da)縮(suo)減量(liang)與原始橫截面(mian)(mian)積的百分比，稱(cheng)為(wei)斷(duan)面(mian)(mian)收(shou)縮(suo)率(lv)。以ψ表示，單(dan)位(wei)為(wei)%。
計算公式如下：ψ = (S1-S0)/S1
式中：S0--試(shi)樣(yang)原始橫截面積，mm2；
;S1--試樣拉斷后(hou)縮徑處的(de)最少橫截面積，mm2。
⑤硬(ying)(ying)度(du)(du)指標。金(jin)屬材(cai)料抵(di)抗(kang)硬(ying)(ying)的物體壓陷表面的能力，稱(cheng)為硬(ying)(ying)度(du)(du)。根據試(shi)驗方法(fa)和適用范圍不同，硬(ying)(ying)度(du)(du)又可分為布氏(shi)硬(ying)(ying)度(du)(du)、洛氏(shi)硬(ying)(ying)度(du)(du)、維(wei)氏(shi)硬(ying)(ying)度(du)(du)、肖氏(shi)硬(ying)(ying)度(du)(du)、顯(xian)微硬(ying)(ying)度(du)(du)和高溫硬(ying)(ying)度(du)(du)等。對于管(guan)材(cai)一般常用的有(you)布氏(shi)、洛氏(shi)、維(wei)氏(shi)硬(ying)(ying)度(du)(du)三種(zhong)。
A、布(bu)氏硬度（HB）
用一(yi)定直徑的鋼(gang)球(qiu)或(huo)硬質合金球(qiu)，以(yi)規定的試(shi)(shi)(shi)驗力(li)（F）壓入式(shi)樣表(biao)(biao)面(mian)，經規定保持(chi)時間(jian)后卸除(chu)試(shi)(shi)(shi)驗力(li)，測量試(shi)(shi)(shi)樣表(biao)(biao)面(mian)的壓痕(hen)直徑（L）。布氏(shi)硬度值是以(yi)試(shi)(shi)(shi)驗力(li)除(chu)以(yi)壓痕(hen)球(qiu)形表(biao)(biao)面(mian)積所(suo)得的商。以(yi)HBS（鋼(gang)球(qiu)）表(biao)(biao)示，單位為(wei)N/mm2(MPa)。其(qi)計算公式(shi)為(wei)：HB = F/π(d/2)2
式(shi)中：F--壓入金屬試樣表面的試驗力，N；
D--試驗用鋼球直徑，mm；
d--壓(ya)痕平均直徑(jing)，mm。
測定(ding)布氏(shi)硬度較(jiao)準確可靠(kao)，但一(yi)般HBS只適用于(yu)450N/mm2（MPa）以(yi)下的(de)金屬材(cai)(cai)料，對于(yu)較(jiao)硬的(de)鋼(gang)或較(jiao)薄(bo)的(de)板(ban)材(cai)(cai)不適用。在(zai)鋼(gang)管標準中，布氏(shi)硬度用途最廣，往(wang)往(wang)以(yi)壓(ya)痕直徑d來表示該材(cai)(cai)料的(de)硬度，既直觀，又方便。
舉例：120HBS10/1000130：表(biao)示用直(zhi)徑10mm鋼(gang)球在1000Kgf（9.807KN）試驗力作用下(xia)，保持30s（秒）測得(de)的(de)布氏硬(ying)度(du)值為120N/ mm2（MPa）。
B、洛氏硬度(du)（HK）
洛氏(shi)硬度(du)試(shi)(shi)驗同(tong)布氏(shi)硬度(du)試(shi)(shi)驗一樣，都是壓(ya)痕(hen)試(shi)(shi)驗方法。不同(tong)的是，它(ta)是測量(liang)壓(ya)痕(hen)的深(shen)度(du)。即(ji)，在初邕試(shi)(shi)驗力（Fo）及總(zong)試(shi)(shi)驗力（F）的先后作用(yong)下(xia)，將(jiang)壓(ya)頭（金鋼(gang)(gang)廠圓(yuan)錐體(ti)或鋼(gang)(gang)球）壓(ya)入試(shi)(shi)樣表面，經規定(ding)保持時間后，卸除主試(shi)(shi)驗力，用(yong)測量(liang)的殘余(yu)壓(ya)痕(hen)深(shen)度(du)增量(liang)（e）計算硬度(du)值。其值是個(ge)無(wu)名(ming)數，以符號(hao)HR表示，所用(yong)標(biao)尺(chi)有A、B、C、D、E、F、G、H、K等9個(ge)標(biao)尺(chi)。其中常用(yong)于鋼(gang)(gang)材(cai)硬度(du)試(shi)(shi)驗的標(biao)尺(chi)一般為A、B、C，即(ji)HRA、HRB、HRC。
專家分(fen)析硬度值(zhi)用(yong)下式計(ji)算(suan)：
; 當(dang)用A和C標尺試驗時(shi)，HR=100-e
當用B標(biao)尺試驗時，HR=130-e
式中(zhong)e--殘余壓痕(hen)深度增量(liang)，其什系以規定單位(wei)0.002mm表示，即當壓頭(tou)軸(zhou)向位(wei)移一(yi)個單位(wei)（0.002mm）時(shi)，即相當于洛氏(shi)硬(ying)度變化(hua)一(yi)個數。e值愈(yu)大，金屬(shu)的硬(ying)度愈(yu)低，反之(zhi)則硬(ying)度愈(yu)高(gao)。
上述三個標尺適用范圍如下：
HRA（金(jin)剛石圓(yuan)錐壓頭）20-88
HRC（金剛石圓錐(zhui)壓頭）20-70
;HRB（直徑(jing)1.588mm鋼球壓頭）20-100
洛氏(shi)硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)試驗是(shi)目前應用(yong)(yong)很廣的(de)方法，其中HRC在鋼管標準中使用(yong)(yong)僅次于布(bu)氏(shi)硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)HB。洛氏(shi)硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)可(ke)適用(yong)(yong)于測(ce)定由極軟到極硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)的(de)金屬材料，它彌補了布(bu)氏(shi)法的(de)不是(shi)，較布(bu)氏(shi)法簡便，可(ke)直(zhi)接從硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)機的(de)表盤讀出硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)值。但是(shi)，由于其壓痕小，故硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)值不如布(bu)氏(shi)法準確。
C、維氏(shi)硬度（HV）
維氏(shi)硬度試(shi)驗(yan)也是(shi)一種壓(ya)痕試(shi)驗(yan)方法，是(shi)將一個相(xiang)對(dui)面夾角為1360的正四棱錐體(ti)金剛石壓(ya)頭以選定(ding)的試(shi)驗(yan)力（F）壓(ya)入(ru)試(shi)驗(yan)表面，經規(gui)定(ding)保持時間(jian)后卸(xie)除(chu)試(shi)驗(yan)力，測量壓(ya)痕兩對(dui)角線(xian)長度。
維氏硬(ying)度值(zhi)是試(shi)驗力除(chu)以壓痕表面(mian)積(ji)所得之商，其計算公式為：HV = F/(d? /2)2
式中：HV--維(wei)氏硬度符號，N/mm2(MPa)；
F--試驗力(li)，N；
d--壓痕(hen)兩對角線(xian)的算術平均值，mm。
維氏硬度(du)采用的(de)試驗力(li)F為5（49.03）、10（98.07）、20（196.1）、30（294.2）、50（490.3）、100（980.7）Kgf(N)等(deng)六級，可測硬度(du)值范(fan)圍(wei)為5～1000HV。
表(biao)(biao)示(shi)方法舉(ju)例：640HV30/20表(biao)(biao)示(shi)用30Hgf（294.2N）試驗力保持20S（秒）測(ce)定的維(wei)氏硬度值為640N/mm2(MPa)。
鋼材力(li)學性能是保(bao)證鋼材最終使(shi)用(yong)性能（機械性能）的(de)重要(yao)指標，它取決(jue)于鋼的(de)化學成分和熱處(chu)理制(zhi)度(du)(du)。在鋼管標準中(zhong)，根據不同(tong)的(de)使(shi)用(yong)要(yao)求，規(gui)定了拉(la)伸性能（抗拉(la)強度(du)(du)、屈服強度(du)(du)或屈服點、伸長率）以及硬(ying)度(du)(du)、韌(ren)性指標，還有(you)用(yong)戶要(yao)求的(de)高、低溫性能等(deng)。
①抗拉(la)強度(du)（σb）。試(shi)樣在(zai)(zai)拉(la)伸過程中，在(zai)(zai)拉(la)斷(duan)時所承受的(de)(de)最(zui)大力(li)（Fb），出以試(shi)樣原橫截面(mian)積（So）所得的(de)(de)應(ying)力(li)（σ），稱為抗拉(la)強度(du)（σb），單位為N/mm2（MPa）。它表示金屬材料(liao)在(zai)(zai)拉(la)力(li)作用(yong)下(xia)抵(di)抗破壞的(de)(de)最(zui)大能力(li)。計算(suan)公式為：σb=Fb/So
式(shi)中：Fb--試樣拉斷時所承受(shou)的最大力，N（牛(niu)頓）；
So--試樣(yang)原始(shi)橫截面積，mm2。
②屈(qu)(qu)服(fu)點（σs）。具有(you)屈(qu)(qu)服(fu)現(xian)象的金屬材料，試樣在拉伸過(guo)程中力不增加（保持(chi)恒定(ding)）仍能繼(ji)續伸長時(shi)的應力，稱(cheng)屈(qu)(qu)服(fu)點。若力發(fa)生(sheng)下降(jiang)時(shi)，則(ze)應區分上、下屈(qu)(qu)服(fu)點。屈(qu)(qu)服(fu)點的單位為N/mm2（MPa）。
上屈(qu)服點（σsu）：試樣發生屈(qu)服而力(li)(li)首次下降前(qian)的最(zui)大應(ying)力(li)(li)；
下屈服點（σsl）：當(dang)不計(ji)初始(shi)瞬時(shi)(shi)效(xiao)應時(shi)(shi)，屈服階段中的最小應力。
; 屈服點的計算(suan)公式為(wei)：σs=Fs/So
式中：Fs--試樣拉(la)伸過程中屈服力(li)（恒定），N（牛(niu)頓）；
So--試(shi)樣原始橫截面(mian)積，mm2。
③斷(duan)后(hou)伸(shen)(shen)長率(lv)（σ）。在拉伸(shen)(shen)試驗中，試樣拉斷(duan)后(hou)其標距(ju)所(suo)增加的(de)長度與原標距(ju)長度的(de)百分比，稱為(wei)伸(shen)(shen)長率(lv)。以(yi)σ表(biao)示，單(dan)位為(wei)%。
計(ji)算公式為：σ =（L1-L0）/L1
; 式(shi)中：L1--試樣拉(la)斷后的標(biao)距(ju)長度，mm；
L0--試樣原始標(biao)距(ju)長度，mm。
④斷(duan)面(mian)(mian)收(shou)縮(suo)率(lv)（ψ）。在拉伸試驗中，試樣拉斷(duan)后(hou)其縮(suo)徑處橫截面(mian)(mian)積的最大(da)縮(suo)減量(liang)與原始橫截面(mian)(mian)積的百分比，稱(cheng)為(wei)斷(duan)面(mian)(mian)收(shou)縮(suo)率(lv)。以ψ表示，單(dan)位(wei)為(wei)%。
計算公式如下：ψ = (S1-S0)/S1
式中：S0--試(shi)樣(yang)原始橫截面積，mm2；
;S1--試樣拉斷后(hou)縮徑處的(de)最少橫截面積，mm2。
⑤硬(ying)(ying)度(du)(du)指標。金(jin)屬材(cai)料抵(di)抗(kang)硬(ying)(ying)的物體壓陷表面的能力，稱(cheng)為硬(ying)(ying)度(du)(du)。根據試(shi)驗方法(fa)和適用范圍不同，硬(ying)(ying)度(du)(du)又可分為布氏(shi)硬(ying)(ying)度(du)(du)、洛氏(shi)硬(ying)(ying)度(du)(du)、維(wei)氏(shi)硬(ying)(ying)度(du)(du)、肖氏(shi)硬(ying)(ying)度(du)(du)、顯(xian)微硬(ying)(ying)度(du)(du)和高溫硬(ying)(ying)度(du)(du)等。對于管(guan)材(cai)一般常用的有(you)布氏(shi)、洛氏(shi)、維(wei)氏(shi)硬(ying)(ying)度(du)(du)三種(zhong)。
A、布(bu)氏硬度（HB）
用一(yi)定直徑的鋼(gang)球(qiu)或(huo)硬質合金球(qiu)，以(yi)規定的試(shi)(shi)(shi)驗力(li)（F）壓入式(shi)樣表(biao)(biao)面(mian)，經規定保持(chi)時間(jian)后卸除(chu)試(shi)(shi)(shi)驗力(li)，測量試(shi)(shi)(shi)樣表(biao)(biao)面(mian)的壓痕(hen)直徑（L）。布氏(shi)硬度值是以(yi)試(shi)(shi)(shi)驗力(li)除(chu)以(yi)壓痕(hen)球(qiu)形表(biao)(biao)面(mian)積所(suo)得的商。以(yi)HBS（鋼(gang)球(qiu)）表(biao)(biao)示，單位為(wei)N/mm2(MPa)。其(qi)計算公式(shi)為(wei)：HB = F/π(d/2)2
式(shi)中：F--壓入金屬試樣表面的試驗力，N；
D--試驗用鋼球直徑，mm；
d--壓(ya)痕平均直徑(jing)，mm。
測定(ding)布氏(shi)硬度較(jiao)準確可靠(kao)，但一(yi)般HBS只適用于(yu)450N/mm2（MPa）以(yi)下的(de)金屬材(cai)(cai)料，對于(yu)較(jiao)硬的(de)鋼(gang)或較(jiao)薄(bo)的(de)板(ban)材(cai)(cai)不適用。在(zai)鋼(gang)管標準中，布氏(shi)硬度用途最廣，往(wang)往(wang)以(yi)壓(ya)痕直徑d來表示該材(cai)(cai)料的(de)硬度，既直觀，又方便。
舉例：120HBS10/1000130：表(biao)示用直(zhi)徑10mm鋼(gang)球在1000Kgf（9.807KN）試驗力作用下(xia)，保持30s（秒）測得(de)的(de)布氏硬(ying)度(du)值為120N/ mm2（MPa）。
B、洛氏硬度(du)（HK）
洛氏(shi)硬度(du)試(shi)(shi)驗同(tong)布氏(shi)硬度(du)試(shi)(shi)驗一樣，都是壓(ya)痕(hen)試(shi)(shi)驗方法。不同(tong)的是，它(ta)是測量(liang)壓(ya)痕(hen)的深(shen)度(du)。即(ji)，在初邕試(shi)(shi)驗力（Fo）及總(zong)試(shi)(shi)驗力（F）的先后作用(yong)下(xia)，將(jiang)壓(ya)頭（金鋼(gang)(gang)廠圓(yuan)錐體(ti)或鋼(gang)(gang)球）壓(ya)入試(shi)(shi)樣表面，經規定(ding)保持時間后，卸除主試(shi)(shi)驗力，用(yong)測量(liang)的殘余(yu)壓(ya)痕(hen)深(shen)度(du)增量(liang)（e）計算硬度(du)值。其值是個(ge)無(wu)名(ming)數，以符號(hao)HR表示，所用(yong)標(biao)尺(chi)有A、B、C、D、E、F、G、H、K等9個(ge)標(biao)尺(chi)。其中常用(yong)于鋼(gang)(gang)材(cai)硬度(du)試(shi)(shi)驗的標(biao)尺(chi)一般為A、B、C，即(ji)HRA、HRB、HRC。
專家分(fen)析硬度值(zhi)用(yong)下式計(ji)算(suan)：
; 當(dang)用A和C標尺試驗時(shi)，HR=100-e
當用B標(biao)尺試驗時，HR=130-e
式中(zhong)e--殘余壓痕(hen)深度增量(liang)，其什系以規定單位(wei)0.002mm表示，即當壓頭(tou)軸(zhou)向位(wei)移一(yi)個單位(wei)（0.002mm）時(shi)，即相當于洛氏(shi)硬(ying)度變化(hua)一(yi)個數。e值愈(yu)大，金屬(shu)的硬(ying)度愈(yu)低，反之(zhi)則硬(ying)度愈(yu)高(gao)。
上述三個標尺適用范圍如下：
HRA（金(jin)剛石圓(yuan)錐壓頭）20-88
HRC（金剛石圓錐(zhui)壓頭）20-70
;HRB（直徑(jing)1.588mm鋼球壓頭）20-100
洛氏(shi)硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)試驗是(shi)目前應用(yong)(yong)很廣的(de)方法，其中HRC在鋼管標準中使用(yong)(yong)僅次于布(bu)氏(shi)硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)HB。洛氏(shi)硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)可(ke)適用(yong)(yong)于測(ce)定由極軟到極硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)的(de)金屬材料，它彌補了布(bu)氏(shi)法的(de)不是(shi)，較布(bu)氏(shi)法簡便，可(ke)直(zhi)接從硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)機的(de)表盤讀出硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)值。但是(shi)，由于其壓痕小，故硬(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)度(du)值不如布(bu)氏(shi)法準確。
C、維氏(shi)硬度（HV）
維氏(shi)硬度試(shi)驗(yan)也是(shi)一種壓(ya)痕試(shi)驗(yan)方法，是(shi)將一個相(xiang)對(dui)面夾角為1360的正四棱錐體(ti)金剛石壓(ya)頭以選定(ding)的試(shi)驗(yan)力（F）壓(ya)入(ru)試(shi)驗(yan)表面，經規(gui)定(ding)保持時間(jian)后卸(xie)除(chu)試(shi)驗(yan)力，測量壓(ya)痕兩對(dui)角線(xian)長度。
維氏硬(ying)度值(zhi)是試(shi)驗力除(chu)以壓痕表面(mian)積(ji)所得之商，其計算公式為：HV = F/(d? /2)2
式中：HV--維(wei)氏硬度符號，N/mm2(MPa)；
F--試驗力(li)，N；
d--壓痕(hen)兩對角線(xian)的算術平均值，mm。
維氏硬度(du)采用的(de)試驗力(li)F為5（49.03）、10（98.07）、20（196.1）、30（294.2）、50（490.3）、100（980.7）Kgf(N)等(deng)六級，可測硬度(du)值范(fan)圍(wei)為5～1000HV。
表(biao)(biao)示(shi)方法舉(ju)例：640HV30/20表(biao)(biao)示(shi)用30Hgf（294.2N）試驗力保持20S（秒）測(ce)定的維(wei)氏硬度值為640N/mm2(MPa)。
維(wei)氏(shi)硬(ying)度(du)法(fa)可(ke)用于測定很(hen)薄(bo)的(de)(de)金屬材料(liao)和表面(mian)層硬(ying)度(du)。它(ta)具有(you)布氏(shi)、洛(luo)氏(shi)法(fa)的(de)(de)主要(yao)優點(dian)，而克服了它(ta)們(men)的(de)(de)基本缺(que)點(dian)，但不如洛(luo)氏(shi)法(fa)簡(jian)便。維(wei)氏(shi)法(fa)在鋼管標準中很(hen)少用。
本(ben)文(wen)編輯：河北霸州勝芳黑退(tui)管//www.hxwzg.com
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