钢管的力学性能术语

钢材力学性能是保证钢材终使用性能（机械性能）的重要指标，它取决于钢的化学成分和热处理制度。在钢管标准中，根据不同的使用要求，规定了拉伸性能（抗拉强度、屈服强度或屈服点、伸长率）以及硬度、韧性指标，还有用户要求的高、低温性能等。

   

    　　①抗拉强度（σb）

    　　试样在拉伸过程中，在拉断时所承受的大力（Fb），出以试样原横截面积（So）所得的应力（σ），称为抗拉强度（σb），单位为N/mm2（MPa）。它表示金属材料在拉力作用下抵抗破坏的大能力。计算公式为：

    　　式中：Fb--试样拉断时所承受的大力，N（牛顿）；

    　　So--试样原始横截面积，mm2。

   

    　　②屈服点（σs）

    　　具有屈服现象的金属材料，试样在拉伸过程中力不增加（保持恒定）仍能继续伸长时的应力，称屈服点。若力发生下降时，则应区分上、下屈服点。屈服点的单位为N/mm2（MPa）。

    　　上屈服点（σsu）：试样发生屈服而力首次下降前的大应力；

    　　下屈服点（σsl）：当不计初始瞬时效应时，屈服阶段中的小应力。

    　　屈服点的计算公式为：

    　　式中：Fs--试样拉伸过程中屈服力（恒定），N（牛顿）；

    　　So--试样原始横截面积，mm2。

   

    　　③断后伸长率（σ）

    　　在拉伸试验中，试样拉断后其标距所增加的长度与原标距长度的百分比，称为伸长率。以σ表示，单位为%。计算公式为：

    　　式中：L1--试样拉断后的标距长度，mm；

    　　L0--试样原始标距长度，mm。

   

    　　④断面收缩率（ψ）

    　　在拉伸试验中，试样拉断后其缩径处横截面积的大缩减量与原始横截面积的百分比，称为断面收缩率。以ψ表示，单位为%。计算公式如下：

    　　式中：S0--试样原始横截面积，mm2；

    S1--试样拉断后缩径处的少横截面积，mm2。

   

    　　⑤硬度指标

    　　金属材料抵抗硬的物体压陷表面的能力，称为硬度。根据试验方法和适用范围不同，硬度又可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度、显微硬度和高温硬度等。对于管材一般常用的有布氏、洛氏、维氏硬度三种。

   

    　　A、布氏硬度（HB）

    　　用一定直径的钢球或硬质合金球，以规定的试验力（F）压入式样表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量试样表面的压痕直径（L）。布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商。以HBS（钢球）表示，单位为N/mm2(MPa)。

    　　其计算公式为：

    　　式中：F--压入金属试样表面的试验力，N；

    　　D--试验用钢球直径，mm；

    　　d--压痕平均直径，mm。

    　　测定布氏硬度较准确可靠，但一般HBS只适用于450N/mm2（MPa）以下的金属材料，对于较硬的钢或较薄的板材不适用。在钢管标准中，布氏硬度用途广，往往以压痕直径d来表示该材料的硬度，既直观，又方便。

   

    　　举例：120HBS10/1000130：表示用直径10mm钢球在1000Kgf（9.807KN）试验力作用下，保持30s（秒）测得的布氏硬度值为120N/ mm2（MPa）。

   

    　　B、洛氏硬度（HK）

    　　洛氏硬度试验同布氏硬度试验一样，都是压痕试验方法。不同的是，它是测量压痕的深度。即，在初邕试验力（Fo）及总试验力（F）的先后作用下，将压头（金钢厂圆锥体或钢球）压入试样表面，经规定保持时间后，卸除主试验力，用测量的残余压痕深度增量（e）计算硬度值。其值是个无名数，以符号HR表示，所用标尺有A、B、C、D、E、F、G、H、K等9个标尺。其中常用于钢材硬度试验的标尺一般为A、B、C，即HRA、HRB、HRC。

   

    　　硬度值用下式计算：

    　　当用A和C标尺试验时，HR=100-e

    　　当用B标尺试验时，HR=130-e

    　　式中e--残余压痕深度增量，其什系以规定单位0.002mm表示，即当压头轴向位移一个单位（0.002mm）时，即相当于洛氏硬度变化一个数。e值愈大，金属的硬度愈低，反之则硬度愈高。

    　　上述三个标尺适用范围如下：

    　　HRA（金刚石圆锥压头）20-88

    　　HRC（金刚石圆锥压头）20-70

    　　HRB（直径1.588mm钢球压头）20-100

   

    　　洛氏硬度试验是目前应用很广的方法，其中HRC在钢管标准中使用仅次于布氏硬度HB。洛氏硬度可适用于测定由极软到极硬的金属材料，它弥补了布氏法的不是，较布氏法简便，可直接从硬度机的表盘读出硬度值。但是，由于其压痕小，故硬度值不如布氏法准确。

   

    　　C、维氏硬度（HV）

   

    　　维氏硬度试验也是一种压痕试验方法，是将一个相对面夹角为1360的正四棱锥体金刚石压头以选定的试验力（F）压入试验表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量压痕两对角线长度。

   

    　　维氏硬度值是试验力除以压痕表面积所得之商，其计算公式为：

    　　式中：HV--维氏硬度符号，N/mm2(MPa)；

    　　F--试验力，N；

    　　d--压痕两对角线的算术平均值，mm。

    　　维氏硬度采用的试验力F为5（49.03）、10（98.07）、20（196.1）、30（294.2）、50（490.3）、100（980.7）Kgf(N)等六级，可测硬度值范围为5～1000HV。

   

    　　表示方法举例：640HV30/20表示用30Hgf（294.2N）试验力保持20S（秒）测定的维氏硬度值为640N/mm2(MPa)。

    　　维氏硬度法可用于测定很薄的金属材料和表面层硬度。它具有布氏、洛氏法的主要优点，而克服了它们的基本缺点，但不如洛氏法简便。维氏法在钢管标准中很少用。

   

    　　⑥冲击韧性指标

    　　冲击韧性是反映金属才来哦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）。

   

    　　冲击韧性或冲击功试验（简称"冲击试验"），因试验温度不同而分为常温、低温和高温冲击试验三种；若按试样缺口形状又可分为"V"形缺口和"U"形缺口冲击试验两种。

   

    　　冲击试验：用一定尺寸和形状（10×10×55mm）的试样（长度方向的中间处有"U"型或"V"型缺口，缺口深度2mm）在规定试验机上受冲击负荷打击下自缺口处折断的实验。

    　　A、冲击吸收功Akv(u)--具有一定尺寸和形状的金属式样，在冲击负荷作用下折断时所吸收的功。单位为焦耳（J）或Kgf . m。

    　　B、冲击韧性值akv(u)--冲击吸收功除以试样缺口处底部横截面积所得的商。单位为焦耳/厘米2（J/cm2）或公斤力 . 米/厘米2（Kgf . m/cm2）。计算公式为：

    　　式中：Akv(u)--试样折断时所吸收的功，Kgf . m（J）；

    　　S --试样缺口处底部横截面面积，cm2。

   

    常温冲击试验温度为20±50C；低温冲击试验温度范围为<15～-1920C；高温冲击试验温度范围为35～10000C。

   

    　　低温冲击试验所用冷却介质一般为无毒、安全、不腐蚀金属和在试验温度下不凝固的液体或气体。如无水乙醇（酒精）、固态二氧化碳（干冰）或液氮雾化气（液氮）等。