❶ 什么因素会影响钢材的冲击韧性呢
(1)晶体结构:bcc低温脆性; (2)化学成分:间隙原子增加韧性;Ni,Mn增加韧性,S、专P、As、Sn、Sb降低属韧性; (3)晶粒大小:细晶,增加韧性; (4)金相 (5)温度:蓝脆 (6)加载速度增加,韧性降低; (7)试验尺寸增加,韧性降低。
❷ 钢材的冲击功Akv是什么意思
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钢材在进行缺口冲击试验时,摆锤冲击消耗在试样上的能量,称为冲击功,用Ak表示,单位为焦耳(J)。当为V形缺口时,即为AKV,当为U形缺口时,即为AKU。
冲击试验时摆锤消耗在试样单位截面上的冲击功称为冲击韧性(也称为冲击值),用αk表示。即:ak=Ak/F,其单位为kJ/m2或J/cm2。
由于冲击功仅为试样缺口附近参加变形的体积所吸收,而此体积又无法测定,且在同一断面上每一部分的变形也不一致,因此用单位截面积上的冲击功αk来判断韧性的方法国内外已逐渐被淘汰。
工程上常用一次摆锤冲击弯曲试验来测定材料抵抗冲击载荷的能力,即测定冲击载荷试样被折断而消耗的冲击功Ak,单位为焦耳(J)。
而用试样缺口处的截面积F去除Ak,可得到材料的冲击韧度(冲击值)指标,即ak=Ak/F,其单位为kJ/m2或J/cm2。
因此,冲击韧度ak表示材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。ak值的大小表示材料的韧性好坏。
一般把ak值低的材料称为脆性材料,ak值高的材料称为韧性材料。
ak值取决于材料及其状态,同时与试样的形状、尺寸有很大关系。ak值对材料的内部结构缺陷、显微组织的变化很敏感,如夹杂物、偏析、气泡、内部裂纹、钢的回火脆性、晶粒粗化等都会使ak值明显降低;同种材料的试样,缺口越深、越尖锐,缺口处应力集中程度越大,越容易变形和断裂,冲击功越小,材料表现出来的脆性越高。因此不同类型和尺寸的试样,其ak或Ak值不能直接比较。
材料的ak值随温度的降低而减小,且在某一温度范围内,ak值发生急剧降低,这种现象称为冷脆,此温度范围称为“韧脆转变温度(Tk)”。
冲击韧度指标的实际意义在于揭示材料的变脆倾向。
什么是夏比冲击试验? 夏比是音译:Charpy,夏比冲击试验(英文标准名称:Charpy Imapct Test)是用以测定金属材料抗缺口敏感性(韧性)的试验。制备有一定形状和尺寸的金属试样(通常为10×10×55mm),使其具有U形缺口或V形缺口,在夏比冲击试验机上处于简支梁状态,以试验机举起的摆锤作一次冲击,使试样沿缺口冲断,用折断时摆锤重新升起高度差计算试样的吸收功,即为Aku(U型缺口)和Akv(V型缺口)。可在不同温度下作冲击试验。吸收功值(焦耳)大,表示材料韧性好,对结构中的缺口或其他的应力集中情况不敏感。 对重要结构的材料近年来趋向于采用更能反映缺口效应的V形缺口试样做冲击试验
冲击试验:一种动态力学性能试验,主要用来测定冲断一定形状的试样所消耗的功,又叫冲击韧性试验。
根据试样形状和破断方式,冲击试验分为弯曲冲击试验、扭转冲击试验和拉伸冲击试验三种。横梁式弯曲冲击试验法操作简单,应用最广,其试验原理见图1。
冲击试样 世界各国常用的弯曲冲击试样如图2所示。中国有关标准规定采用横梁式试验法,所用标准试样以U形缺口试样和V形缺口试样为主。
冲击试样所消耗的功,称为冲击功Ak。将Ak除以缺口处横截面积 F,则得冲击韧度ak,单位为J/cm2。ak值没有明确物理意义,因为冲击功并非沿着缺口处截面积均匀消耗。因此,ak值不能直接用于设计计算。同一种金属材料,缺口越尖越深,则塑性变形体积愈小,吸收功也愈小,材料的韧性也就愈低。因此,对于不同尺寸和缺口的试样,所得结果不能互相换算和比较。
弯曲冲击试验 是20世纪初夏比(G.Charpy)提出的,以后获得广泛使用。在工程上主要是用它评定冶金质量和加工工艺质量,以及测定韧性-脆性转变温度。如试样上预制疲劳裂纹,用示波图或其他方法求出载荷-时间曲线和载荷-位移曲线,还可测得动态开裂发生的断裂韧度KId和已扩展裂纹停止扩展的断裂韧度KIA等(见金属的强化)。
韧性-脆性转变 是金属材料随温度降低由韧性状态过渡到脆性状态致使冲击韧度急剧降低的现象。金属材料典型的冲击功与温度的关系曲线见图3。从韧性角度选材,最重要的是要知道韧性-脆性转变温度Tk(℃)。Tk通常是根据冲击功(或冲击韧度)、断口形貌特征、变形特征与温度的关系求得。其方法是:①选取一定冲击功所对应的温度为Tk;②若用夏比V形缺口试样,则对应于冲击功为15英尺-磅(20.34J)的Tk用V15TT表示;③或用断口面积上出现50%结晶状断口时的温度为Tk,以50%FATT表示;④还有以冲击功曲线开始上升的温度来定义Tk,为零塑性转变温度,用NDT表示。显然,Tk因选用标准不同而异,使用Tk时,一定要注意定义Tk的标准。
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10×10×55mm,带2 mm深的V形缺口夏氏冲击试样,标准上直接采用冲击功(J焦耳值)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(7.5×10×55mm)或1/2小尺寸冲击试样(5×10×55mm)。但是一定要注意,同规格及同一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。
冲击韧性指材料在受到外加冲击负荷的作用下,断裂时消耗的功除以试样缺口断面面积而得到的商值,即在规定温度下,试样抵抗冲击载荷时所吸收的能量。' H( X$ S, G' I2 K% h
冲击韧性的高低,取决于材料有无迅速塑性变形的能力。冲击韧性高的材料,一般都有较高的塑性。但塑性指标高的材料不一定都有高的冲击韧性。这是因为在静负荷下,能够缓慢塑性变形的材料在冲击负荷下不一定能迅速发生塑性变形。冲击韧性是强度与塑性的综合指标,是强度和塑性两者的函数,但塑性对韧性的影响更大些。6 R- L* O: G" r5 J4 X
冲击试样中的缺口形式主要有两种,即夏比V形缺口和夏比U形缺口试样,所测得的冲击吸收功分别用Akv和Aku表示。冲击试样的取样方式也有两种,即横向取样和纵向取样(与钢板轧制方向垂直为横向,平行为纵向)。冲击试样的规格尺寸有三种,即标准试样为55×10×10,小试样为55×10×7.5或55×10×5,冲击试样的规格尺寸主要根据材料厚度可能制得的最大尺寸规格确定。
目前我国国内用于容器设计制造的法规和标准均规定以夏比V形缺口、横向取样方式为主。冲击试样的缺口形式对冲击韧性影响非常大,夏比V形缺口比夏比U形缺口更为尖锐,更能反应材料的缺口和内部缺陷对动态载荷的敏感性。对于U形试样,进行冲击试验时,其冲击功大部分消耗于裂纹的形成,而对V形缺口试样,其冲击功大部分消耗于裂纹的扩展。U形缺口测得的冲击韧性与V形缺口测得的冲击韧性之间不存在对应的换算关系。冲击试样的取样方向规定为“横向取样”,主要考虑在钢锭浇注时,会形成偏析及含有杂质,在轧制钢板的过程中,这些不均匀部分和杂质会顺着金属延伸方向形成纤维状组织,从而使钢板平行于轧制方向的力学性能高于垂直方向的力学性能。我国标准规定的冲击试样取样方向与美国ASME的规定是不一致的,美国ASME标准规定的冲击试样取样方向为“纵向取样”,故对在国内使用的国外进口材料用于国内的容器制造时,应注意冲击试样的取样方向应规定为“横向取样”。
材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力叫冲击韧性。通俗的讲就是材料在受到外力的打击或是冲撞时它所能抵抗破坏的能力,如冷轧钢或合金钢就比铸铁、铸钢等材料耐冲击,这是因为铸件脆所以不耐撞击。
通俗的说就是在受到抵抗意外冲击的一种能力,和强度、硬度没必然联系。
钢材的冲击功影响因素
1.冲击功的实验方法
钢材的冲击韧性是指钢材在冲击荷载作用下断裂时吸收机械能的一种能力,是衡量钢材抵抗因低温,应力集中,冲击荷载作用等所导致的断裂能力的一项机械性能。
实验方法是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10×10×55mm,带2 mm深的V形缺口夏氏冲击试样,标准上直接采用冲击功(J焦耳值)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。
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(7.5×10×55mm)或1/2小尺寸冲击试样(5×10×55mm)。但是一定要注意,同规格及同一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。
2.冲击功的主要影响因素
钢材冲击韧性不但和钢材的质量,试件缺口形状,加载速度有关,而且受温度,特别是负温度的影响较大,当温度低于某一温度时 ,钢材的冲击韧性将急剧降低,同时冲击韧还和试件的厚度有关,厚度越大韧性较低。
冲击韧性值是动态底下的受力,不好根据其它东西确定的,冲击值还跟试样的表面光洁度有关哦
❸ "钢材的主要力学性能指标有哪些
钢材主要力学性能指标主要包括屈服强度、
试样在拉伸过程中,材料经过屈服阶段后进入强化阶段后随着横向截面尺寸明显缩小在拉断时所承受的最大力(Fb),除以试样原横截面积(So)所得的应力(σ),称为抗拉强度或者强度极限(σb)。它表示金属材料在拉力作用下抵抗破坏的最大能力。
计算公式为:σ=Fb/So
式中:Fb--试样拉断时所承受的最大力,N(牛顿); So--试样原始横截面积,mm²。
(3)钢材的的冲击性能受什么影响较大扩展阅读
钢材,国家建设和实现四化必不可少的重要物资,其应用广泛、品种繁多,根据断面形状的不同、钢材一般分为型材、板材、管材和金属制品四大类,又分为重轨、轻轨、大型型钢、中型型钢、小型型钢、钢材冷弯型钢,优质型钢、线材、中厚钢板、薄钢板、电工用硅钢片、带钢、无缝钢管钢材、焊接钢管、金属制品等品种。
钢材在热轧或锻造后不再对其进行专门热处理,冷却后直接交货,称为热轧或热锻状态,热轧(锻)的终止温度一般为800~900℃,之后一般在空气中自然冷却,因而热轧(锻)状态相当于正火处理。
所不同的是因为热轧(锻)终止温度有高有低,不像正火加热温度控制严格,因而钢材组织与性能的波动比正火大。不少钢铁企业采用控制轧制,由于终轧温度控制很严格,并在终轧后采取强制冷却措施,因而钢的晶粒细化,交货钢材有较高的综合力学性能。
无扭控冷热轧盘条比普通热轧盘条性能优越就是这个道理,热轧(锻)状态交货的钢材,由于表面覆盖有一层氧化铁皮,因而具有一定的耐蚀性,储运保管的要求不像冷拉(轧)状态交货的钢材那样严格,大中型型钢、中厚钢板可以在露天货场或经苫盖后存放。
❹ 钢材的性能主要有哪些内容
钢材的性能分为抗拉强度、弹性模量、塑性、冲击韧性、冷脆性、硬度、冷弯性能、版可焊性、热处理以及冷权加工与时效。
在钢材质量检测中,包括钢材构件品质检测有很多种项目,包括拉伸测试、弯曲疲劳测试、抗压/折测试、耐腐蚀测试。材料及相关制品在研发及生产过程实时掌握产品质量性能,可避免因质量退货、原材料浪费等。
为了改善钢的性能,在冶炼碳素钢的基础上,加入一些合金元素而炼成的钢,如铬钢、锰钢、铬锰钢、铬镍钢等。按其合金元素的总含量,可分为:
1、低合金钢--合金元素的总含量≤5%。
2、中合金钢--合金元素的总含量5%~10%。
3、高合金钢--合金元素的总含量>10%。
根据添加元素的不同,并采取适当的加工工艺,可获得高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀、耐低温、耐高温、无磁性等特殊性能。
❺ 高强钢的冲击转变温度受什么影响
冲击转变温度又称为脆性转化温度,该温度主要受钢中磷元素含量影响,专磷元素含量越高,钢的脆属性转化温度就越高,也就是说钢在较高的温度下就表现出了明显的脆性(韧性明显变差)。
轧制之后如果钢中的化合物(无论是金属化合物还是非金属化合物)以细小、均匀的形式分布于钢中则钢不容易变脆;若非金属化合物的量较大或分布不均匀时,会导致脆性转化温度较明显的提升。
(5)钢材的的冲击性能受什么影响较大扩展阅读:
基于高强钢的特点和特性,如果不能改变金属流动和减少摩擦,那么高强度钢(HSS)的开裂和质地不均性都可能引起部件报废率的上升。这种材料所具有的高千磅力每平方英寸(KSI)(测量屈变力的单位)、增强的回弹、加工硬化的倾向以及在升高的成型温度下运行对于模具来说都是一个挑战。
当材料被冲压成形时,会变硬,不同的钢材,变硬的程度不同。一般高强度低合金钢只略有20MPa增加,不到10%。注意:双相钢的屈服强度有140MPa增加,增加了40%多!
❻ 钢材的冲击韧性与哪些因素有关
影响钢材的冲击韧性:材的化学成分、热处理状态、冶炼方法、内在缺陷、加工工艺及环境温度 .
❼ 影响钢材冲击韧性的主要因素有哪些
影响钢材冲击韧性的主要因素如下:(1)钢的化学成分。当钢材内硫、磷的含量较高
❽ 钢材的冲击韧性与哪些因素有关
钢材的冲击韧性与材的化学成分、热处理状态、冶炼方法、内在缺陷、加工工艺及环境内温度容都有不同程度的关系。
其中温度越低、钢材厚度越大,其冲击韧性越差。
冲击韧度指标的实际意义在于揭示材料的变脆倾向,是反映金属材料对外来冲击负荷的抵抗能力,一般由冲击韧性值(ak)和冲击功(Ak)表示,其单位分别为J/cm2和J(焦耳)。
❾ 钢材的冲击韧性是反映钢材的什么性能指标
冲击韧性是钢材的常规力学性能指标之一(还有强度、硬度、塑性等指标)。是版 在冲击载荷的作用下权测定的试样断裂的数值(单位是KJ/cm²).用AK表示。冲击值越高,说明钢材在动载荷作用下的抗断裂能力越强。
❿ 建筑钢材的力学性能和工艺性能
钢材的主要性能包括力学性能和工艺性能。其中力学性能是钢材最重要的使用性能,包括拉伸性能、冲击性能、疲劳性能等。工艺性能表示钢材在各种加工过程中的行为,包括弯曲性能和焊接性能等。
(1)拉伸性能
反映建筑钢材拉伸性能的指标,包括屈服强度、抗拉强度和伸长率。屈服强度是结构设计中钢材强度的取值依据。抗拉强度与屈服强度之比(强屈比)是评价钢材使用可靠性的一个参数。强屈比愈大,钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大,安全性越高;但强屈比太大,钢材强度利用率偏低,浪费材料。
钢材在受力破坏前可以经受永久变形的性能,称为塑性。在工程应用中,钢材的塑性指标通常用伸长率表示。伸长率是钢材发生断裂时所能承受永久变形的能力。伸长率越大,说明钢材的塑性越大。试件拉断后标距长度的增量与原标距长度之比的百分比即为断后伸长率。对常用的热轧钢筋而言,还有一个最大力总伸长率的指标要求。
预应力混凝土用高强度钢筋和钢丝具有硬钢的特点,抗拉强度高,无明显的屈服阶段,伸长率小。由于屈服现象不明显,不能测定屈服点,故常以发生残余变形为0.2%原标距长度时的应力作为屈服强度,称条件屈服强度,用σ0.2表示。
(2)冲击性能
冲击性能是指钢材抵抗冲击荷载的能力。钢的化学成分及冶炼、加工质量都对冲击性能有明显的影响。除此以外,钢的冲击性能受温度的影响较大,冲击性能随温度的下降而减小;当降到一定温度范围时,冲击值急剧下降,从而可使钢材出现脆性断裂,这种性质称为钢的冷脆性,这时的温度称为脆性临界温度。脆性临界温度的数值愈低,钢材的低温冲击性能愈好。所以,在负温下使用的结构,应当选用脆性临界温度较使用温度低的钢材。
(3)疲劳性能
受交变荷载反复作用时,钢材在应力远低于其屈服强度的情况下突然发生脆性断裂破坏的现象,称为疲劳破坏。疲劳破坏是在低应力状态下突然发生的,所以危害极大,往往造成灾难性的事故。钢材的疲劳极限与其抗拉强度有关,一般抗拉强度高,其疲劳极限也较高。
——2011年一级建造师《建筑工程管理与实务》考点