ASTM A311标准冷拉碳钢棒标准(有机械性能要求消除应力)

ASTM A311标准冷拉碳钢棒标准(有机械性能要求消除应力)
ASTM A311标准冷拉碳钢棒标准(有机械性能要求消除应力)

Designation:A 311/A 311M –04

Standard Speci?cation for

Cold-Drawn,Stress-Relieved Carbon Steel Bars Subject to Mechanical Property Requirements 1

This standard is issued under the ?xed designation A 311/A 311M;the number immediately following the designation indicates the year of original adoption or,in the case of revision,the year of last revision.A number in parentheses indicates the year of last reapproval.A superscript epsilon (e )indicates an editorial change since the last revision or reapproval.

1.Scope*

1.1This speci?cation covers two classes,nine grades,and four conditions of stress-relieved cold-drawn carbon steel bars produced to mechanical property requirements.One class,B,is cold drawn with higher than normal (heavy)drafts to provide higher strength levels,and four grades provide improved machinability.

1.2Supplementary Requirements,S1through S6,of an optional nature are provided.

1.3The values stated in inch-pound units or SI units are to be regarded as the standard.Within the text,the SI units are shown in brackets.The values stated in each system are not exact equivalents,therefore,each system must be used inde-pendently of the https://www.360docs.net/doc/f311139538.html,bining values from the two systems may result in nonconformance with the speci?cation.

2.Referenced Documents 2.1ASTM Standards:2

A 29/A 29M Speci?cation for Steel Bars,Carbon and Alloy,Hot-Wrought and Cold-Finished,General Requirements for

A 108Speci?cation for Steel Bar,Carbon and Alloy,Cold-Finished

A 370Test Methods and De?nitions for Mechanical Testing of Steel Products

E 527Practice for Numbering Metals and Alloys (UNS)3.Terminology 3.1De?nitions:

3.1.1stress relieving —heating to a suitable temperature,holding long enough to reduce residual stresses,and then cooling slowly enough to minimize the development of new residual stresses.

3.2De?nitions of Terms Speci?c to This Standard:

3.2.1heavy draft —Using higher than normal drafts (ap-proximately 10%through 35%reduction),followed by stress relieving,produces higher tensile and yield strengths provided an appropriate composition is used;for example,medium carbon with normal or higher manganese content.

4.Classi?cation

4.1The bars are furnished in the following classes and grades,and in the conditions shown in 6.4.

4.1.1Class A —Normal-draft cold-drawn and stress-relieved rounds,squares,hexagons,and ?ats in the following grades:3

Grades UNS Designations 3

1018G101801035G103501045G104501050G105001541G154101117G111701137G113701141G114101144

G11440

4.1.2Class B —Heavy-draft cold-drawn and stress-relieved rounds and hexagons in the following grades:

Grade UNS Designations 3

1045G104501050G105001541G154101141G114101144

G11440

5.Ordering Information

5.1Orders for material under this speci?cation should include the following information as required to adequately describe the desired material:

5.1.1Quantity (weight [mass]or number of pieces),

5.1.2Name of material (carbon steel bars,cold drawn,stress relieved),

5.1.3Condition 8.3,

5.1.4Cross-sectional shape,5.1.5Size,5.1.6Length,

5.1.7Class and grade,

1

This speci?cation is under the jurisdiction of ASTM Committee A01on Steel,Stainless Steel and Related Alloys and is the direct responsibility of Subcommittee A01.15on Bars.

Current edition approved March 1,2004.Published April 2004.Originally approved in https://www.360docs.net/doc/f311139538.html,st previous edition approved in 2000as A 311/A 311M–95(2000).2

For referenced ASTM standards,visit the ASTM website,https://www.360docs.net/doc/f311139538.html,,or contact ASTM Customer Service at service@https://www.360docs.net/doc/f311139538.html,.For Annual Book of ASTM Standards volume information,refer to the standard’s Document Summary page on the ASTM website.

3

New designation established in accordance with Practice E 527and SAE J 1086.

1

*A Summary of Changes section appears at the end of this standard.

Copyright ?ASTM International,100Barr Harbor Drive,PO Box C700,West Conshohocken,PA 19428-2959,United

States.

5.1.8Report of heat analysis,tensile properties Section 11,5.1.9ASTM designation A 311or A 311M,5.1.10Application,

5.1.11Leaded steel,when required (see Table 1,footnote A),

5.1.12Supplementary requirements,if any,and 5.1.13Additional requirements,if any.

N OTE 1—A typical ordering description is as follows:10000lb carbon steel bars,cold drawn,stress relieved turned and polished,round 2.0in.(50.8mm)Diameter,10to 12ft (3048to 3658mm)long,Class B,Grade 1050,(UNS G 10500),?ne grain,test reports required,ASTM A 311/A 311M dated____,hydraulic cylinder piston rods.[5000

kg carbon steel bars,cold drawn,stress relieved turned and polished round 50mm diameter,3050to 3650mm long,Class B,Grade 1050(UNS G 10500),?ne grain,test reports required,ASTM A 311M dated ____,hydraulic cylinder piston rods.]

6.Materials and Manufacture

6.1Melting Practice —The steel shall be made by one or more of the following primary processes:open-hearth,basic-oxygen,or electric-furnace.The primary melting may incor-porate separate degassing or re?ning and may be followed by secondary melting using electroslag remelting or vacuum arc remelting.Where secondary melting is employed,the heat shall be de?ned as all of the ingots remelted from a single primary heat.

6.2Cold Working :

6.2.1Class A bars shall be cold drawn using normal drafting practices.

6.2.2Class B bars shall be cold drawn using heavy (higher than normal)drafting practices.

6.3Thermal Treatment —After cold drawing,the bars shall be stress relieved at a temperature of not less than 550°F [288°C]to meet the mechanical requirements speci?ed in Table 2.

6.4Condition —The bars shall be furnished in the following cold ?nish conditions,as speci?ed:6.4.1Cold drawn,stress relieved;

6.4.2Cold drawn,stress relieved,turned,and polished;6.4.3Cold drawn,stress relieved,turned,ground,and pol-ished;and

6.4.4Cold drawn,stress relieved,ground,and polished.

N OTE 2—When turned bars are speci?ed,turning may be performed prior to cold-drawing.

7.Chemical Composition

7.1Composition —The cast or heat analysis shall conform to the chemical composition requirements speci?ed in Table 1for the grade ordered.

8.Mechanical Properties

8.1Requirements —The bars shall conform to the require-ments listed in Table 2.

8.2Number of Tests —At least one tension test shall be made on each lot.A lot shall consist of bars of the same size from the same heat which have been stress relieved in the same stationary furnace charge.For continuous type of treatment,a lot shall consist of 25tons [25Mg]or less of the same size of each heat,treated in the same cycle.

8.3Specimens —Tension test specimens shall be taken lon-gitudinally in accordance with and from the locations speci?ed in Test Methods and De?nitions A 370.

8.4Test Methods —Tension tests shall be made in accor-dance with Test Methods and De?nitions A 370.The yield strength shall be determined at 0.2%offset or at 0.005in./in.[0.005mm/mm]of gage length,total extension under load.9.Workmanship,Finish,and Appearance

9.1Surface Finish —Unless otherwise speci?ed,the bars shall have a commercial bright smooth surface ?nish consistent with the cold ?nishing operations speci?ed in 6.4.

9.2Bars that are thermal treated after cold ?nishing may have a discolored or oxidized surface.

9.3Oiling —The bars shall be given a surface coating of oil or other rust inhibitor to protect against rust during shipment.9.4Workmanship —The bars shall be free of pipe,cracks,and ?akes.Within the limits of good manufacturing and inspection practices,the bars shall be free of injurious seams,laps,segregation,or other imperfections that,due to their nature,degree,or extent,will interfere with the use of the material in machining or fabrication of suitable parts.10.General Requirements

10.1Material furnished under this speci?cation shall con-form to the requirements of the current edition of Speci?cation A 29/A 29M and/or Speci?cation A 108unless otherwise stated.

11.Certi?cation and Test Reports

11.1A manufacturer’s certi?cation that the material was manufactured and tested in accordance with this speci?cation together with a report of the heat analysis and tension test results shall be furnished at the time of shipment (if requested).The report shall include the name of the manufacturer,ASTM designation and year date and revision letter,if any,class and grade,heat number,size,and grain size (if requested).12.Keywords

12.1carbon steel bars;cold ?nished steel bars;steel bars

TABLE 1Chemical Requirements (Cast or Heat Analysis)A

UNS Designation Grade

Carbon,%Manga-nese,%Phos-phorus,max %Sulfur,%

G1018010180.15-0.200.60-0.900.0400.050max G1035010350.32-0.380.60-0.900.0400.050max G1045010450.43-0.500.60-0.900.0400.050max G1050010500.48-0.550.60-0.900.0400.050max G1541015410.36-0.44 1.35-1.650.0400.050max

G1117011170.14-0.20 1.00-1.300.0400.08-0.13G1137011370.32-0.39 1.35-1.650.0400.08-0.13G1141011410.37-0.45 1.35-1.650.0400.08-0.13G11440

1144

0.40-0.48

1.35-1.65

0.040

0.24-0.33

A

When lead is required as an added element to a standard steel,a range from 0.15to 0.35%inclusive,is speci?ed.Such a steel is identi?ed by inserting the letter “L”between the second and third numerals of the grade designation,for example,10L45.A cast or heat analysis is not determinable when lead is added to the ladle

stream.

TABLE 2Mechanical Requirements

Class A—Normal Draft Cold Drawn and Stress Relief Annealed

UNS No.

Grade Designation Diameter,Thickness,or Distance Between

Parallel Faces,in.[mm]

Tensile Strength,min,ksi [MPa]

Yield Strength,min,ksi [MPa]

Elongation in 2in.[50mm],min,%

Reduction of Area,min,%

G10180

1018

Up to 7?8[20],incl

70[485]60[415]1840Over 7?8[20]to 11?4[30],incl 65[450]55[380]1640Over 11?4[30]to 2[50],incl 60[415]50[345]1535Over 2[50]to 3[75],incl 55[380]45[310]1535G103501035

Up to 7?8[20],incl

85[590]75[520]1335Over 7?8

[20]to 11?4[30],incl 80[550]70[485]1235Over 11?4[30]to 2[50],incl 75[520]65[450]1235Over 2[50]to 3[75],incl

70[485]60[415]1030G104501045

Up to 7?8[20],incl

95[655]85[585]1235Over 7?8

[20]to 11?4[30],incl 90[620]80[550]1130Over 11?4[30]to 2[50],incl 85[585]75[520]1030Over 2[50]to 3[75],incl

80[550]70[485]1030G105001050Up to 7?8[20],incl

100[690]90[620]1135and and Over 7?8

[20]to 11?4[30],incl 95[655]85[585]1130G15410G1541

Over 11?4[30]to 2[50],incl 90[620]80[550]1030Over 2[50]to 3[75],incl

85[585]75[520]1030G111701117

Up to 7?8[20],incl

75[520]65[450]1540Over 7?8

[20]to 11?4[30],incl 70[485]60[415]1540Over 11?4[30]to 2[50],incl 65[450]55[380]1335Over 2[50]to 3[75],incl

60[415]50[345]1230G113701137Up to 7?8[20],incl

95[655]90[620]1135and and Over 7?8

[20]to 11?4[30],incl 90[620]85[585]1130G114101141

Over 11?4[30]to 2[50],incl 85[585]80[550]1030Over 2[50]to 3[70],incl

80[550]75[520]1030G114401144

Up to 7?8[20],incl

105[725]95[655]1030Over 7?8

[20]to 11?4[30],incl 100[690]90[620]1030Over 11?4[30]to 2[50],incl 95[655]85[585]1025Over 2[50]to 3[70],incl 90[620]80[550]1020Over 3[70]to 41?2[115],incl

85

[585]

75[520]

10

20

Class B—Heavy Draft Cold Drawn and Stress Relieved Annealed

UNS No.Grade Designation in.[mm],Round or Hexagon A Tensile Strength,min,ksi [MPa]

Yield Strength,min,ksi [MPa]Elongation in 2in.[50mm],min,%

Reduction of Area,min,%

G10450

1045

Up to 7?8[20]incl

115[795]100[690]1025Over 7?8

[20]to 11?4[30],incl 115[795]100[690]1025Over 11?4[30]to 2[50],incl 115[795]100[690]1025Over 2[50]to 3[75],incl 115[795]100[690]925Over 3[75]to 4[102],incl

105[725]90[620]720G105001050Up to 7?8[20],incl

115[795]100[690]825G154101541Over 7?8[20]to 11?4[30],incl 115[795]100[690]825G114101141Over 11?4[30]to 2[50],incl 115[795]100[690]825and and Over 2[50]to 3[75],incl 115[795]100[690]820G11440

1144Over 3[75]to 41?2[115],incl

115

[795]

100

[690]

7

20

A

Maximum size for hexagons is 1?in.[40mm].

SUPPLEMENTARY REQUIREMENTS

One or more of the following supplementary requirements shall apply only when speci?ed by the purchaser in the inquiry or order.Details of these requirements shall be agreed upon between the manufacturer and the purchaser.

S1.Special Surface

S1.1When inspection standards more restrictive than visual inspection are required,special surface may be speci?ed.

S2.Restricted Cast or Heat Analysis

S2.1When required,the purchaser may specify restrictive cast or heat analysis limits on one or more elements.The degree of restriction and the number of elements so restricted are both subject to agreement between the manufacturer and the purchaser.

S3.Restricted Decarburization

S3.1The purchaser may specify a maximum affected depth of decarburization when required for special applications, subject to agreement between the manufacturer and the pur-chaser.

S4.Nonmetallic Inclusion Requirements(Microscopical) S4.1When nonmetallic inclusion requirements are speci-?ed,the samples for testing shall be taken on a longitudinal direction midway between the center and the surface of the material.The area of the sample to be examined should be agreed upon between the purchaser and the manufacturer,and the test specimen should be hardened by heating and quenched before being polished to avoid pits.The rating of the inclusion count should also be agreed upon and be based upon exami-nation at a magni?cation of100diameters.Resulfurized steels are not subject to inclusion ratings.

S5.Restricted Incidental Elements

S5.1The purchaser may specify limiting maximum require-ments for copper,nickel,chromium,or molybdenum subject to agreement between the manufacturer and the purchaser.

S6.Grain Size

S6.1The steel shall conform to either the coarse austenitic grain size(except as stated in S6.2),or the?ne austenitic grain size requirement of Speci?cation A29/A29M.

S6.2Certain elements,or combinations of elements,such as manganese,sulfur,and lead tend to produce grain re?nement and it is technically inappropriate to ensure coarse grain size as measured by the McQuaid-Ehn test on high manganese,high sulfur,and leaded steels such as1144,1151,and11L41.

SUMMARY OF CHANGES

Committee A01has identi?ed the location of the following changes to this standard since A311/A311–95 (2000)that may impact the use of this standard.

(1)Added Speci?cation A108to Referenced Documents.

ASTM International takes no position respecting the validity of any patent rights asserted in connection with any item mentioned in this https://www.360docs.net/doc/f311139538.html,ers of this standard are expressly advised that determination of the validity of any such patent rights,and the risk

of infringement of such rights,are entirely their own responsibility.

This standard is subject to revision at any time by the responsible technical committee and must be reviewed every?ve years and if not revised,either reapproved or withdrawn.Your comments are invited either for revision of this standard or for additional standards

and should be addressed to ASTM International Headquarters.Your comments will receive careful consideration at a meeting of the

responsible technical committee,which you may attend.If you feel that your comments have not received a fair hearing you should

make your views known to the ASTM Committee on Standards,at the address shown below.

This standard is copyrighted by ASTM International,100Barr Harbor Drive,PO Box C700,West Conshohocken,PA19428-2959, United States.Individual reprints(single or multiple copies)of this standard may be obtained by contacting ASTM at the above

address or at610-832-9585(phone),610-832-9555(fax),or service@https://www.360docs.net/doc/f311139538.html,(e-mail);or through the ASTM website

(https://www.360docs.net/doc/f311139538.html,).

碳素钢牌号

一、国内外常用钢钢号对照表 中国国际原苏联美国日本德国英国法国 GB/T 700 ISO 3573 ISO 630 GOST 535 GOST 380 ASTM A283M ASTM A573M ASTM A284M ASTM A709M JIS G3101 JIS G3131 JIS G3106 DIN EN10025 BS 970 Part1 BS EN10025 NF EN10025 Q 195 HR2 CT1KP CT1CP CT1PC Gr.B SS 330 (SS34) SPHC SPHD 040A10 Q 215 A HR1 CT2KP-2 CT2PC-2 CT2CP-2 Gr.C Gr.58 SS 330 (SS34) SPHC Fe 360 C 040A12 Fe 360 C Fe 360 C Q 215 B CT2KP-3 CT2PC-3 CT2CP-3 Gr.C Gr.58 Gr.C SS 330 (SS34) SPHC SPHD 040A12 Q235 A Fe 360 A CT3KP-2 CT3PC-2 CT3CP-2 Gr.D SS 400 (SS41) SM 400A (SM41A) Fe 360 B Fe 360 C 080A15 Fe 360 B Fe 360 C Fe 360 B Fe 360 C Q 235 B Fe 360 D CT3KP-3 CT3PC-3 CT3CP-3 Gr.D SS 400 (SS41) SM 400A (SM41A) Fe 360 B Fe 360 C 080A15 Fe 360 B Fe 360 C Fe 360 B Fe 360 C Q 235 C Fe 360 D CT3KP-4 CT3PC-4 CT3CP-4 Gr.D Gr.65 Gr.D SS 400A (SS41A) SM 400B (SM41B) Fe 360 C 080A15 Fe 360 C Fe 360 C Q 235 D Fe 360 D CT3KP-4 CT3PC-4 CT3CP-4 SS 400A (SS41A) Fe 360D1 Fe 360D2 Fe 360D1 Fe 360D2 Fe 360D1 Fe 360D2

钢材的力学性能

B 钢材的力学性能 含碳2%以下的铁碳合金称为钢。炼钢的主要任务是按所炼钢种的质量要求,调整钢中碳和合金元素含量到规定范围之内,并使P 、S 、H 、O 、N 等杂质的含量降至允许限量之下。炼钢过程实质上是一个氧化过程,炉料中过剩的碳被氧化,燃烧生成CO 气体逸出,其它Si 、P 、Mn 等氧化后进入炉渣中。S 部分进入炼渣中,部分则生成SO 2排出。当钢水成份和温度达到工艺要求后,即可出钢。为了除去钢中过剩的氧及调整化学成份,可以添加脱氧剂和铁合金或合金元素。 1、拉力试验 按标准制备的拉力试样,安装在拉力试验机的夹头内,对试样缓慢施加单轴向拉伸应力,直至试样被拉断为止的试验称作拉力试验。 (1)强度 金属材料在外力作用下,抵抗变形和断 裂的能力叫强度。强度指标包括:比例极限、弹性极限、屈服强度、抗拉强度等。 (2)比例极限 对金属施加拉力,金属存在着力与 变形成直线比例的阶段,而这个阶段的最大极限负荷Pp 除以试样的原横截面积即为比例极限,用σP 表示。 (3)弹性极限 金属受外力作用发生了变形,外力 去掉后,能完全恢复原来的形状,这种变形称为弹性变形。金属能保持弹性变形的最大应力称为弹性极限,用σe 表示。 (4)抗拉强度 试样拉伸时,在拉断前所承受的最大 负荷除以原横截面积所得的应力,称作抗拉强度,用σb 表示。当材料所受的外应力大于其抗拉强度时,将会发生断裂。因此σb 越高,则表示它能承受愈大的外应力而不致于断裂。 国外标准的结构钢常按抗拉强度来分类,如SS400,其中400即表示σb 的最小值为400MPa ,超高强度钢是指σb ≥1373MPa 的钢。 (5)屈强比 屈强比即屈服强度与抗拉强度之比值 (σS /σb )。屈服比值越高,则该材料的强度愈高,屈强比值愈低则塑性愈佳,冲压成形性愈好。如深冲钢板的屈强比值为≤0.65。弹簧钢一般均在弹性极限范围内服役,受载荷时不允许产生塑性变形,因此要求弹簧钢经淬火、回火后具有尽可能高的弹性极限和屈强比值(σS /σb ≥0.90)。此外,疲劳寿命与抗拉强度及表面质 量往往有很大关联。 (6)塑性 金属材料在受力破坏前可以经受永久变 形的性能称为塑性。塑性指标通常用伸长率和断面收缩率表示。伸长率与断面收缩率越高,则塑性越好。 2、冲击韧性 用一定尺寸和形状的金属试样,在规定类型的冲击试验上受冲击负荷折断时,试样刻槽处单位横截面上所消耗的冲击功,称为冲击韧性以αk 表示。 目前常用的10mm ×10mm ×55mm 、带2mm 深的V 形缺口夏氏冲击试样,标准上直接采用冲击功AK ,而不是采用αk 值。因为单位面积上的冲击功并无实际意义。 冲击功对于检查金属材料在不同温度下的脆性转化最为敏感,而实际服役条件下的灾难性破断事故,往往与材料的冲击功及服役温度有关。因此在有关标准中常常规定某一温度时的冲击功值为多少、还规定FATT (断口面积转化温度)要低于某一温度的技术条件。所谓FATT ,即一组在不同温度下的冲击试样冲断后,对冲击断口进行评定,当脆性断裂占总面积的50%时所对应的温度。由于钢板厚度的影响,对厚度≤10mm 的钢板,可取得3/4小尺寸冲击试样(7.5mm ×10mm ×55mm )或1/2小尺寸冲击试样(5mm ×10mm ×55mm )。但是一定要注意,同规格及同温度下的冲击功值才可相互比较。只有在标准规定的条件下,才可按标准的换算方法,折算成标准冲击试样的冲击功,再相互比较。 3、硬度试验 金属材料抵抗压头(淬硬的钢球或具有1200圆锥或角锥的金刚石压头)压陷表面的能力称为硬度。根据试验方法和适用范围的不同,硬度可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度以及显微硬度、高温硬度等。冶金产品常用的是布氏硬度和洛氏硬度。 4、宝钢企业标准(Q/BQB ) 宝钢企标中的钢号大致可分为3个来源:即从日本JIS 标准、德国DIN 标准移植及自行开发研制的钢号。从日本JIS 标准中移植来的钢号,一般首位常为S (Steel );从DIN 标准移植来的钢号,一般常以ST 开头(Stahl 德文中的“钢”);宝钢自行开发研制的钢号,一般首位常以宝钢的拼音首位B 开头。(作者单位:辽阳县产品质量监督检验所) □谷迎春王立伟 质量论谈 4

112 碳钢的力学性能

【课题】1、1、2 了解碳钢的力学性能(授课人:王竞男) 【授课类型】理论课 【教学目标】 【知识与技能目标】 1、了解碳钢常见的力学性能:强度、塑性、硬度、韧性与疲劳强度的含义及其衡量指标; 2、了解拉伸试验的原理、过程,常见的硬度测试方法及其指标; 3、进一步理解常见类型碳钢及其力学性能特点。 【过程与方法目标】 1、通过学习碳钢常见的力学性能及其衡量指标,理解力学性能对碳钢应用的重要影响; 2、通过学习拉伸试验的原理、观瞧拉伸试验过程的视频,了解碳钢强度、塑性衡量指标的来源 与含义; 3、了解硬度测试方法与类型,能根据材料类型初步选择合适的硬度。 【情感态度与价值观目标】 1、通过对材料的拉伸试验、硬度测试方法的学习,形成科学严谨的学习态度; 2、通过对碳钢的力学性能与其衡量指标的学习,懂得方法的选择以合适、恰当为最好。 【教学重点】1、碳钢常见的力学性能:强度、塑性、硬度、韧性与疲劳强度的含义及其衡量指标; 2、拉伸试验过程与硬度测试方法。 3、常见类型碳钢及其力学性能特点。 【教学难点】常见类型碳钢及其力学性能特点。 【教学方法】 学情分析:学生已经对碳钢及其成分有了一定的认识,但对碳钢力学性能及其衡量指标缺乏系统的认知,且由于学生在力学相关的物理学科知识方面基础薄弱,所以在学习力学性能部分时,应联系生活、生产中生动形象的实际例子帮助学生理解。 教法:读书指导法、问题引导法、小组讨论法 学法:以自学法为主,配合讨论法 【教学用具】多媒体设备及多媒体课件 【教学时间】2课时(90分钟) 【教学过程】 一、新课导入(7分) 师:同学们,本节课我们将进一步深入学习与了解碳钢的力学性能。假如您已经步入工作岗位,现在需要为一批订单选购适于数控车削的原材料,那么您会从哪些方面来挑选?请简要说明原因。下面给大家半分钟思考时间,然后分别请几位同学为大家举例。 生:材料的软硬程度,这将决定其就是否适宜车削加工…… 师:碳钢之所以获得广泛应用,就是由于它具有良好的力学性能。碳钢的力学性能不但就是设计零件、选用材料的重要依据,而且也就是按验收标准来鉴定材料的依据以及对产品工艺进行质量控制的重要参数。 下面,就让我们进入到今天这节课的学习——碳钢的力学性能。 二、明确目标 结合PPT展示,明确本节课的学习目标与学习重、难点,让学生将任务了然于胸。 三、讲授新课 1、强度与拉伸试验

螺栓强度等级对照表

钢结构连接用螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级,其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理(淬火、回火),通称为高强度螺栓,其余通称为普通螺栓。螺栓性能等级标号有两部分数字组成,分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值。例如,性能等级4.6级的螺栓,其含义是: 1、螺栓材质公称抗拉强度达400MPa级; 2、螺栓材质的屈强比值为0.6; 3、螺栓材质的公称屈服强度达400×0.6=240MPa级性能等级10.9级高强度螺栓,其材料经过热处理后,能达到: 1、螺栓材质公称抗拉强度达1000MPa级; 2、螺栓材质的屈强比值为0.9; 3、螺栓材质的公称屈服强度达1000×0.9=900MPa级 螺栓性能等级的含义是国际通用的标准,相同性能等级的螺栓,不管其材料和产地的区别,其性能是相同的,设计上只选用性能等级即可。强度等级所谓8.8级和10.9级是指螺栓的抗剪切应力等级为8.8GPa和10.9Gpa 8.8公称抗拉强度800N/MM2 公称屈服强度640N/MM2 一般的螺栓是用"X.Y"表示强度的, X*100=此螺栓的抗拉强度, X*100*(Y/10)=此螺栓的屈服强度 (因为按标识规定:屈服强度/抗拉强度=Y/10)

=============== 如4.8级 则此螺栓的 抗拉强度为:400MPa 屈服强度为:400*8/10=320MPa ================= 另:不锈钢螺栓通常标为A4-70,A2-70的样子,意义另有解释度量 当今世界上长度计量单位主要有两种,一种为公制,计量单位为米(m)、厘米(cm)、毫米(mm)等,在欧州、我国及日本等东南亚地区使用较多,另一种为英制,计量单位主要为英寸(inch),相当于我国旧制的市寸,在美国、英国等欧美国家使用较多。 1、公制计量:(10进制) 1m =100 cm=1000 mm 2、英制计量:(8进制) 1英寸=8英分 1英寸=25.4 mm 3/8¢¢×25.4 =9.52 3、1/4¢¢以下的产品用番号来表示其称呼径,如: 4#, 5#, 6#, 7#, 8#, 10#, 12# 螺纹 一、螺纹是一种在固体外表面或内表面的截面上,有均匀螺旋线凸起的形状。根据其结构特点和用途可分为三大类:

钢材的物理力学性能和机械性能表

钢材的物理力学性能和机械性能表 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

影响钢材力学性能的因素2

2.3影响钢材力学性能的因素 影响钢材力学性能的因素有: 化学成分冶金和轧制过程时效冷作硬化温度 应力集中和残余应力复杂应力状态 1.化学成分 钢的基本元素为铁(Fe),普通碳素钢中占99%,此外还有碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)等杂质元素,及硫(S)、磷(P)、氧(O)、氮(N)等有害元素,这些总含量约1%,但对钢材力学性能却有很大影响。 碳:除铁以外最主要的元素。碳含量增加,使钢材强度提高,塑性、韧性,特别是低温冲击韧性下降,同时耐腐蚀性、疲劳强度和冷弯性能也显著下降,恶化钢材可焊性,增加低温脆断的危险性。一般建筑用钢要求含碳量在0.22%以下,焊接结构中应限制在 0.20%以下。 硅:作为脱氧剂加入普通碳素钢。适量硅可提高钢材的强度,而对塑性、冲击韧性、冷弯性能及可焊性无显著的不良影响。一般镇静钢的含硅量为0.10%~0.30%,含量过高(达1%),会降低钢材塑性、冲击韧性、抗锈性和可焊性。 锰:是一种弱脱氧剂。适量的锰可有效提高钢材强度,消除硫、氧对钢材的热脆影响,改善钢材热加工性能,并改善钢材的冷脆倾向,同时不显著降低钢材的塑性、冲击韧性。 普通碳素钢中锰的含量约为0.3%~0.8%。含量过高(达1.0%~1.5%以上)使钢材变脆变硬,并降低钢材的抗锈性和可焊性。 硫:有害元素。引起钢材热脆,降低钢材的塑性、冲击韧性、疲劳强度和抗锈性等。一般建筑用钢含硫量要求不超过0.055%,在焊接结构中应不超过0.050%。 磷:有害元素。虽可提高强度、抗锈性,但严重降低塑性、冲击韧性、冷弯性能和可焊性,

尤其低温时发生冷脆,含量需严格控制,一般不超过0.050%,焊接结构中不超过 0.045%。 氧:有害元素。引起热脆。一般要求含量小于0.05%。 氮:能使钢材强化,但显著降低钢材塑性、韧性、可焊性和冷弯性能,增加时效倾向和冷脆性。一般要求含量小于0.008%。 为改善钢材力学性能,可适量增加锰、硅含量,还可掺入一定数量的铬、镍、铜、钒、钛、铌等合金元素,炼成合金钢。钢结构常用合金钢中合金元素含量较少,称为普通低合金钢。 2.冶金轧制过程 ?按炉种分: 结构用钢我国主要有三种冶炼方法:碱性平炉炼钢法、顶吹氧气转炉炼钢法、碱性侧吹转炉炼钢法。 平炉钢和顶吹转炉钢的力学性能指标较接近,而碱性侧吹转炉钢的冲击韧性、可焊性、时效性、冷脆性、抗锈性能等都较差,故这种炼钢法已逐步淘汰。 ?按脱氧程度分: 沸腾钢、镇静钢和半镇静钢。 沸腾钢脱氧程度低,氧、氮和一氧化碳气体从钢液中逸出,形成钢液的沸腾。沸腾钢的时效、韧性、可焊性较差,容易发生时效和变脆,但产量较高、成本较低;半镇静钢脱氧程度较高些,上述性能都略好;而镇静钢的脱氧程度最高,性能最好,但产量较低,成本较高。 3.其他因素 时效

碳钢的力学性能

【课题】了解碳钢的力学性能(授课人:王竞男) 【授课类型】理论课 【教学目标】 【知识与技能目标】 1.了解碳钢常见的力学性能:强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度的含义及其衡量指标; 2.了解拉伸试验的原理、过程,常见的硬度测试方法及其指标; 3.进一步理解常见类型碳钢及其力学性能特点。 【过程与方法目标】 1. 通过学习碳钢常见的力学性能及其衡量指标,理解力学性能对碳钢应用的重要影响; 2. 通过学习拉伸试验的原理、观看拉伸试验过程的视频,了解碳钢强度、塑性衡量指标 的来源和含义; 3. 了解硬度测试方法和类型,能根据材料类型初步选择合适的硬度。 【情感态度与价值观目标】 1.通过对材料的拉伸试验、硬度测试方法的学习,形成科学严谨的学习态度; 2.通过对碳钢的力学性能与其衡量指标的学习,懂得方法的选择以合适、恰当为最好。 【教学重点】1. 碳钢常见的力学性能:强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度的含义及其衡量指标; 2. 拉伸试验过程和硬度测试方法。 3. 常见类型碳钢及其力学性能特点。 【教学难点】常见类型碳钢及其力学性能特点。 【教学方法】 学情分析:学生已经对碳钢及其成分有了一定的认识,但对碳钢力学性能及其衡量指标缺乏系统的认知,且由于学生在力学相关的物理学科知识方面基础薄弱,所以在学习力学性能部分时,应联系生活、生产中生动形象的实际例子帮助学生理解。 教法:读书指导法、问题引导法、小组讨论法 学法:以自学法为主,配合讨论法 【教学用具】多媒体设备及多媒体课件 【教学时间】2课时(90分钟) 【教学过程】 一、新课导入(7分) 师:同学们,本节课我们将进一步深入学习和了解碳钢的力学性能。假如你已经步入工作岗位,现在需要为一批订单选购适于数控车削的原材料,那么你会从哪些方面来挑选请简要说明原因。下面给大家半分钟思考时间,然后分别请几位同学为大家举例。 生:材料的软硬程度,这将决定其是否适宜车削加工…… 师:碳钢之所以获得广泛应用,是由于它具有良好的力学性能。碳钢的力学性能不但是设计零件、选用材料的重要依据,而且也是按验收标准来鉴定材料的依据以及对产品工艺进行质量控制的重要参数。 下面,就让我们进入到今天这节课的学习——碳钢的力学性能。 二、明确目标 结合PPT展示,明确本节课的学习目标和学习重、难点,让学生将任务了然于胸。 三、讲授新课

钢材力学性能实用实用标准一览表

钢材力学性能指标汇总表钢筋的公称横截面积与公称重量 公称直径,mm 公称横截面积mm 2 公称重量,Kg/m 6.5 33.18 8 50.27 0.395 10 78.54 0.617 12 113.1 0.888 14 153.9 1.21 16 201.1 1.58 18 254.5 2.00 20 314.2 2.47 22 380.1 2.98 25 490.9 3.85 28 615.8 4.83 32 804.2 6.31 36 1018 7.99 40 1257 9.87 50 1964 15.42 注:表中公称重按密度为7.85g/cm3计算。 一、钢筋混凝土用热轧带肋钢精GB1499-1998 1、力学性能 牌号公称直径mm 屈服点σsMpa 抗拉强度σbMpa 伸长率δs%

不小于 HRB335 6~25 28~50 335 490 16 HRB400 6~25 28~50 400 570 14 HRB500 6~25 28~50 500 630 12 2、弯曲性能(按下表规定的弯心直径弯曲180°后,钢筋受弯曲部位表面不得产生裂纹)牌号公称直径mm 弯曲试验弯心直径 HRB335 6~25 28~50 3a 4a HRB400 6~25 28~50 4a 5a HRB500 6~25 28~50 5a 7a 二、钢筋混凝土用热轧光圆钢筋GB13013-91 表面形状钢筋级别强度等级代号公称直径mm 屈服点σsMpa 抗拉强度σbMpa 伸长率δs% 冷弯d弯心直径a公称直径 不小于 光圆ΙR235 8~20 235 370 25 180°d=a 三、低碳钢热轧圆盘条GB/T701-1997 牌号屈服点σsMpa 抗拉强度σbMpa 伸长率δs% 冷弯180°d弯心直径a公称直径 不小于 Q215 215 375 27 d=0 Q235 235 410 23 d=0.5a 四、冷轧扭钢筋JG3046-1999 表一轧扁厚度、节距

北京科技大学材料力学性能试验1——低碳钢拉伸试验.

北京科技大学材科1005班 XXX 材料力学性能试验低碳钢拉伸试验报告 低碳钢拉伸试验报告 XXX 北京科技大学材料科学与工程学院材科1005班 一、试验目的与要求 1. 测定低碳钢在退火、正火和回火三种不同热处理状态下的强度与塑性。 2. 测定低碳钢的应变硬化指数和应变硬化系数。 相关实验任务按照国标GB/T228-2002要求完成。 二、试验内容 通过室温拉伸实验测试三种不同热处理状态下的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、断面收缩率,并通过Hollomon公式计算应变硬化指数和应变硬化系数,测试过程执行GB/T228-2002。 1. 实验材料与试样 试验材料:退火低碳钢、正火低碳钢和淬火低碳钢。 试验试样:在退火、正火和回火低碳钢R4标准试样各一个。 2. 实验设备与仪器 游标卡尺,最高精度为0.02mm 划线器,标记准确到±1% 引伸计,标距50mm 万能材料试验机WDW-200D。主要性能指标如下: ◆最大载荷200KNI ◆试验力精度优于示值得0.5% ◆力值测量范围:最大试验力的0.4%-100% ◆变形测量准确度:在引伸计满量程的2%-100%范围内优于示值的1% ◆横梁位移测量:分辨率为0.001mm ◆横梁速度范围:0.005mm/min-500mm/min,无级,任意设定 ◆夹具形式:标准楔形拉伸附具、压缩附具、弯曲附具 ◆载荷传感器:0.5级 3. 试验步骤 a) 给三个试样编号。 b) 用游标卡尺测量试样的原始直径d0II,并检测是否满足R4标准试样公差要求III。 c) 用划线器标识试样的原始标距L0。 d) 装卡引伸计并安装试样。 e) 调试程序并开始测试IV。 I 低碳钢回火后的抗拉强度在600MPa左右,R4标准试样的直径为10mm,估计最大试验力F=600×10?6×π(10×10?3)2=47kN<200kN,

钢材—含碳量对碳钢的组织和力学性能的影响

钢材—含碳量对碳钢的组织和力学性能的影响 含碳量少,一般组织由铁素体和珠光体组成,淬火后多为板条马氏体;低碳钢韧性大,硬度低,耐磨性差含碳量高,组织一般由渗碳体跟珠光体组成,淬火后多为片状马氏体;高碳钢脆性大,硬度高,耐磨性好一般碳的含量越高硬度越大,韧性降低! 以下是各种钢的特点的一些简介: 1 碳钢碳钢也叫碳素钢,是含碳量wc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(wc≤0.25%),中碳钢(wc 0.25%一0.6%)和高碳钢(wc >O.6%)按磷、硫含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,强度也越高,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-A·F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(wс×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。根据碳的质量分数不同,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,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,使钢切削时切屑易脆断成碎屑,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ws在0.08%一0.30%范围内,含锰量wMn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。 6 合金

1.1.2 碳钢的力学性能

【课题】 1.1.2 了解碳钢的力学性能(授课人:王竞男) 【授课类型】理论课 【教学目标】 【知识与技能目标】 1.了解碳钢常见的力学性能:强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度的含义及其衡量指标; 2.了解拉伸试验的原理、过程,常见的硬度测试方法及其指标; 3.进一步理解常见类型碳钢及其力学性能特点。 【过程与方法目标】 1. 通过学习碳钢常见的力学性能及其衡量指标,理解力学性能对碳钢应用的重要影响; 2. 通过学习拉伸试验的原理、观看拉伸试验过程的视频,了解碳钢强度、塑性衡量指标的来源 和含义; 3. 了解硬度测试方法和类型,能根据材料类型初步选择合适的硬度。 【情感态度与价值观目标】 1.通过对材料的拉伸试验、硬度测试方法的学习,形成科学严谨的学习态度; 2.通过对碳钢的力学性能与其衡量指标的学习,懂得方法的选择以合适、恰当为最好。 【教学重点】1. 碳钢常见的力学性能:强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度的含义及其衡量指标; 2. 拉伸试验过程和硬度测试方法。 3. 常见类型碳钢及其力学性能特点。 【教学难点】常见类型碳钢及其力学性能特点。 【教学方法】 学情分析:学生已经对碳钢及其成分有了一定的认识,但对碳钢力学性能及其衡量指标缺乏系统的认知,且由于学生在力学相关的物理学科知识方面基础薄弱,所以在学习力学性能部分时,应联系生活、生产中生动形象的实际例子帮助学生理解。 教法:读书指导法、问题引导法、小组讨论法 学法:以自学法为主,配合讨论法 【教学用具】多媒体设备及多媒体课件 【教学时间】2课时(90分钟) 【教学过程】 一、新课导入(7分) 师:同学们,本节课我们将进一步深入学习和了解碳钢的力学性能。假如你已经步入工作岗位,现在需要为一批订单选购适于数控车削的原材料,那么你会从哪些方面来挑选?请简要说明原因。下面给大家半分钟思考时间,然后分别请几位同学为大家举例。 生:材料的软硬程度,这将决定其是否适宜车削加工…… 师:碳钢之所以获得广泛应用,是由于它具有良好的力学性能。碳钢的力学性能不但是设计零件、选用材料的重要依据,而且也是按验收标准来鉴定材料的依据以及对产品工艺进行质量控制的重要参数。 下面,就让我们进入到今天这节课的学习——碳钢的力学性能。 二、明确目标 结合PPT展示,明确本节课的学习目标和学习重、难点,让学生将任务了然于胸。 三、讲授新课 1.强度与拉伸试验

07实验一低碳钢拉伸时的力学性能

《力学原理与工程应用》教案 实验项目:低碳钢拉伸时力学性能 实验时间: 实验地点:建筑工程学院力学实验室 实验课时:2H 同组成员: 一、实验目的 1、研究低碳钢的应力-应变曲线图 2、测定低碳钢屈服极限c s、强度极限c b、断后伸长率A、断面收缩率z 二、实验设备: WE-600B型万能材料试验机、游标卡尺 三、实验原理

1、构件的强度和变形不仅与构件的尺寸和承受的载荷有关,而且与所选用材料的力学性能有关。 2、材料的力学性能是指材料承载时,在强度和变形等方面所表现出来的特性,一般由试验来确定。 3、只讨论在常温和静载条件下材料的力学性能。所谓常温就是指室温,静载是指载荷从零开始缓慢地增加到一定数值后不再改变(或变化极不明显)的载荷。 4、试件。必须按照国家标准(GB228-76)加工成标准试件。通常采用圆截面的标准 长试件(丨10d )或短试件(丨5d )。 5、由于加工中存在误差,所以试验前要进行相关尺寸的测量。 &将试件装在夹头中,然后开动机器缓慢增加载荷。 7、试件受到由零逐渐增加的拉力F作用,同时发生伸长变形,加载一直进行到试件断裂为止。 8、这一过程中,试验机的测力示值系统会显示出每一时刻的拉力F,试验机的位移-载荷记录系统会将每一时刻的拉力F和对应的变形I自动绘制成拉伸图。 9、拉伸图反映出试件的力学性能与试件的尺寸是相关的。为了消除试件几何 尺寸的影响,利用F N 和—,将拉伸图转化为应力-应变曲线。应力-应变A I 曲线反映试件材料本身的力学性能。 四、实验步骤 1、试件尺寸测量 2、安装试件,检查并启动机器 3、缓慢增加载荷,直至试件断裂为止 4、收集机器自动绘制的拉伸图 5、绘制应力-应变图 &计算分析得到材料的屈服极限、强度极限、断后伸长率、断面收缩率

低碳钢和铸铁力学性能分析

低碳钢和铸铁力学性能分析 题目:低碳钢和铸铁的力学性能分析 学院:机械工程学院学号:xxxxxxxxxxx 姓名:专业班级:xxx 指导老师:xxx 日期:2019年4月 低碳钢和铸铁的力学性能分析 作者:xxx 作者单位:255000 山东理工大学 摘要:材料的力学性能是指在外力作用下所表现出的抵抗能力。由于载荷形式的不同,材料可表现出不同的力学性能,如强度、硬度、塑形、韧度、疲劳强度等。材料的力学性 能是零件设计、材料选择及工艺评定的主要依据。本文主要讨论低碳钢和铸铁的力学性能 在拉伸和压缩情况下的影响。 关键词:低碳钢、铸铁、拉伸、压缩 (一)材料微观组成分析 材料的微观结构几乎决定了外在性能,所以要了解研究材料的性能必须深入研究材料 的组成成分。而研究材料的组成成分需要从下面这张铁碳合金相图说起。 这张图记录了奥氏体在在不同温度下的恒温转变时组成成份和物质状态的变化。低碳 钢是指碳含量 低于0.3%的碳素钢;铸铁是指碳含量在2.11%-6.69%的金属,其中用于拉伸和压缩试 验的铸铁为灰口铸铁,成分一般范围为Wc=2.5%-4.0% Wsi=1.0%-2.2% Wmn=0.5%-1.3% Ws≤0.15% Wp≤0.3%。低碳钢经过奥氏体转变的基体是铁素体和珠光体,灰口铸铁的基体 是珠光体二次渗碳体和莱氏体。铁素体和工业纯铁相似,塑形韧性较好,强度硬度较低。 渗碳体是一种复 杂的间隙化合物,硬度很高,但塑性和韧性几乎为零,是钢中的主要强化相。珠光体 是铁素体和渗碳体的机械混合物,常见的形态是两者呈片层相间分布,片层越细强度越高。铸铁中的莱氏体是由珠光体和渗碳体组成的机械混合物,其中渗碳体较多,脆性大,硬度高,塑形很差。 1 2 (二)拉伸试验

钢材的机械性能

钢材的机械性能 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P s为屈服点s处的外力,F o为试样断面积,则屈服点σs=P s/F o(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P b为材料被拉断前达到的最大拉力,F o为试样截面面积,则抗拉强度σb= P b/F o(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)。 SPCC、SECC、SGCC 的差异性

常用碳钢合金钢成份及力学性能表.doc

附表1 材质标准 C A105 ASTM A105-2011 MIN MAX 0.35 20# 俄标MIN 0.17 MAX 0.24 20# JB/T4726-2000 MIN 0.17 MAX 0.23 MIN 0.17 20# NB/T47008-2010 MAX 0.23 C21 VdTUV399/3:200 MIN 0.18 7 MAX 0.23 C22.8 VdTUV350/3:200 MIN 0.18 1.0460 9 MAX 0.23 20Mn GB/T699-1999 MIN 0.17 MAX 0.23 P245GH EN10222-2:2000 MIN 0.08 1.0352 MAX 0.20 P280GH EN10222-2:2000 MIN 0.08 1.0426 MAX 0.20 A350LF2 ASTM A350:2010 MIN MAX 0.30 A350LF6 ASTM A350:2010 MIN 0.22 MAX Q235A GB/T700-2006 MIN MIX 0.22 Q235B GB/T700-2006 MIN MIX 0.20 P265GH DIN10222-2 MIN 0.10 MAX 0.20 P250GH DIN10222-2 MIN 0.18 1.0460 MAX 0.23 MIN 0.13 16Mn NB/T47008-2010 MAX 0.20 常用碳钢、合金钢成份及力学性能表 Si Mn P S Cr Ni Mo Al Cu Ti V 公称抗拉强度屈服强度延伸率收缩率试验冲击硬度 Nb (Mpa) (Mpa) % % 温度J HB 厚度 0.10 0.60 485 250 22 30 0.35 1.05 0.035 0.040 0.30 0.40 0.12 0.40 0.08 187 0.17 0.35 390 195 26 55 111 0.37 0.65 0.035 0.040 0.25 0.30 0.30 156 0.17 0.60 390 215 24 20℃34 106 0.37 1.00 0.03 0.020 0.25 0.25 0.25 540 159 0.15 0.60 ≤100 410~560 235 24 110~ 160 >100~ 400~550 225 24 0℃31 200 0.40 1.00 0.030 0.020 0.25 0.25 0.25 >200~380~530 205 24 300 0.15 0.80 485 250 20 45 20℃31 143 0.35 1.35 0.035 0.030 0.30 0.40 0.12 0.40 0.030 0.020 630 185 0.40 0.015 410 250 20 20℃31 125 0.40 0.90 0.025 0.015 0.30 0.30 0.08 0.050 0.30 0.020 0.010 540 160 0.17 0.70 450 275 24 50 0.37 1.00 0.035 0.035 0.25 0.30 0.25 0.50 410 245 23 20℃27 125 0.40 1.30 0.025 0.015 0.30 0.08 0.30 0.020 0.010 530 160 0.90 460 280 23 0.40 1.50 0.025 0.015 0.30 0.08 0.30 0.020 0.01 580 – 46 0.15 0.60 485 250 22 30 27 ℃ 0.30 1.35 0.035 0.040 0.30 0.40 0.12 0.40 0.030 655 197 0.15 1.15 0.04 N 0.01 515 415 20 40 0.30 1.50 0.025 0.025 0.30 0.40 0.12 0.40 0.11 N 0.03 690 197 375 235 26 0.35 1.40 0.045 0.050 500 375 235 26 20℃27 0.35 1.40 0.045 0.045 500 0.20 0.50 0.020 410 265 23 31 138 0.40 1.40 0.025 0.020 0.30 0.30 0.08 0.30 0.030 0.020 530 170 0.40 0.015 410 250 20 31 125 0.40 0.90 0.025 0.015 0.30 0.30 0.08 0.050 0.30 0.020 0.010 540 160 0.20 1.20 ≤100 480~630 305 20 34 128~ 180 >100~ 470~620 295 20 0℃ 200 0.60 1.60 0.030 0.020 0.30 0.30 0.25 >200~450~600 275 20 300

钢材性能对比表

材料名称弹性模量(KPa)泊松比密度(Kg/mm**3)抗拉强度(MPa)屈服强度(MPa)疲劳强度(MPa)强度极限(MPa)普通钢材 2.10E+080.37.85E-06980785 steel 2.06E+080.297.85E-06 20#钢 2.07E+080.2897.85E-06410245 45#钢200~220GPa0.26~0.287.85E-06600355 55#钢206GPa0.37.85E-06380645 HT 1.05e8-1.3e80.24~0.267.30E-06200 40Cr 2.00E+080.287.90E-06785980 QT700 1.69E+080.37.20E-06650(700)420275 QT800-2 1.64E+080.297.20E-06800480300 QT450-7 1.68E+080.297.20E-06400250 QT600600370250 球墨铸铁 1.73E+080.37.30E-06 QT600 粉末冶金 1.25E+080.25 6.70E-06 中锡铝7.00E+070.3 2.70E-06 St52-3 2.1e5MPa0.287.90E-06 23MnB4 2.1e5MPa0.287.90E-06 AlSiMg0.37.4e4MPa0.33 2.85E-06 HT250 1.25E+080.277.20E-06200-250(HT300 90MPa) ADC12(铝硅合金)7.00E+07 2.70E-06165MPa250 68.6GPa 68~69.8GPa YL104 YZAlSi10Mg AlSi6Cu474GPa0.3 2.70E-06 YL10875GPa0.33 2.68E-06140240 ALSi9Cu1Mg73.1GPa0.27 2.71E-06 QT450160GPa0.347.00E-06450 ZL10470GPa0.3 2.70E-06 QT500-7140-154 GPa0.37.00E-06320Mpa500Mpa Q235A206.9GPa0.37.80E-06 GJV-400(SiMo4.5) 1.40E+080.23~0.277.40E-06 低碳钢200~220GPa0.25~0.337.85E-06 合金钢190~220GPa0.24~0.33 铜及其合金74~130GPa0.31~0.42 金 AZ91D(气门罩盖) AM60(支架) 弹性模量E: 45 GPa泊松比: 0.3密度: 1.79 ALSi10Mg抗拉强度不小于220伸长率不小于2 cast Iron: 弹性模量E: 172Gpa泊松比: 0.28密度: 7140 kg/m^3yield strength: 310 Mpa 40Cr: 弹性模量E: 202Gpa泊松比: 0.3密度: 7.8 kg/m^3yield strength 785 Mpa 40CrMo:弹性模量E: 206G泊松比: 0.25-0.3密度: 7.9 kg/m^3屈服强度:835Mpa INLAY CAST IRON (假设)1690000.2757.20E-06 BRACKET740000.3 2.75E-06 材料弹性模量Mpa泊松比 QT4501570.28 HT2501200.25 铸铝700.3 QT4501570.28 40Cr2000.28 &ST12(耐蚀铸铁)弹性模量E:210 GPa泊松比:0.3密度:7.8e-6 kg/mm^3屈服极限:195Mpa steel plastic*MATERIAL, NAME=STEEL20 *MATERIAL, NAME=STEEL*DENSITY *ELASTIC, TYPE=ISO7.8500E-09,0.0 210000., 0.3*ELASTIC, TYPE = ISOTROPIC *PLASTIC210000.0 ,0.3 ,0.0 材料名称密度弹性模量泊松比疲劳强度抗拉强度 632.35, 0.00*PLASTIC 647.97, 0.001760670.3761E3, 0.0000, 0 橡胶材料 665.12, 0.004677930.3934E3, 0.0220, 0 胎面胶1181 kg/m**311.2 Mpa0.48 751.77, 0.035738160.4463E3, 0.0358, 0 胎侧胶1109 kg/m**37.7 Mpa0.48 840.26, 0.082643430.4758E3, 0.0490, 0 三角胶1195 kg/m**374.9 Mpa0.48 *DENSITY0.4985E3, 0.0621, 0 7.85E-090.5160E3, 0.0753, 0 0.5314E3, 0.0895, 0 0.5440E3, 0.1030, 0 0.5554E3, 0.1172, 0 0.5655E3, 0.1315, 0 0.5751E3, 0.1464, 0 0.5836E3, 0.1609, 0 0.5918E3, 0.1766, 0 0.5989E3, 0.1936, 0 0.5993E3, 0.2000, 0 其它 橡胶材料通常采用各种超弹性材料模型描述,以下参数仅作为橡胶材料的 线性等价参数。 ZL104(铸铝104)牌号为104的代 表ZAlSi9Mg 0.3 2.642~2.648E-06225(T6)

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