压力容器常用钢材基础知识.ppt
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1、第二节 压力容器常用钢材基础知识,压力容器用钢的主要力学性能,由钢板制成的金属储罐,由钢材制成的金属管,力学性能:金属材料在外力作用下所表现出来的特性。,一、强度 所谓强度是指金属材料在静载荷作用下,材料抵抗变形和断裂的能力。根据外力的作用方式,有多种强度指标,如抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度等。一般情况下多以抗拉强度作为判别金属强度高低的招标。 1、拉伸试样:标准试样,d0 是试样的直径 l0是标距长度长试样l0=10d0短试样l0=5d0,力伸长曲线(拉伸图):拉伸试验中记录拉伸力与伸长的关系曲线。,低碳钢的应力应变曲线,变形阶段: oe弹性变形阶段;es弹性变形+塑性变形;sb塑性变形阶段
2、;bd缩颈阶段;d试样断裂,1-1,2、强度指标:用应力值表示 应力单位截面积上的内力。符号 公式:=F/S 屈服强度极限(s):指钢材在开始塑性变形时单位面积上所承受的拉力,表示钢材抵抗塑性变形的能力。 机械零件在使用时,一般不允许发生塑性变形,所以屈服强度是大多数机械零件设计时选材的主要依据也是评定金属材料承载能力的重要机械性能指标。,(2)抗拉强度极限(b ) 指材料在拉断之前单位面积上所能承受的最大拉力,是材料承受能力的极限。表示钢材抵抗断裂的能力。 屈服强度与抗拉强度的比值S/b称为屈强比。屈强比小,工程构件的可靠性高,说明即使外载或某些意外因素使金属变形,也不至于立即断裂。但屈强比
3、过小,则材料强度的有效利用率太低。,二、塑性 材料在外力作用下,产生永久残余变形而不被断裂的能力,称为塑性。塑性指标也主要是通过拉伸实验测得的.工程上常用延伸率和断面收缩率作为材料的塑性指标。1、 延伸率 试样在拉断后的相对伸长量称为延伸率,用符号表示,即 式中:L0 试样原始标距长度; L1 试样拉断后的标距长度。,2、 断面收缩率 试样被拉断后横截面积的相对收缩量称为断面收缩率,用符号表示,即 压力容器在制造过程中要经受弯卷、冲压等成型加工,要求钢材具有良好的塑性,以防止压力容器在使用过程中因意外超载而导致破坏。 材料的和值越大,塑性越好。两者相比,用表示塑性更接近材料的真实应变。,三、韧
4、性1、韧性:金属抵抗冲击载荷而不破坏的能力。2、冲击载荷:加载速度很快而作用时间很短的突发性载荷3、冲击实验 试验原理, 标准冲击试样:两种,一种是常用的梅氏试样(试样缺口为U型);另一种是夏氏试样(试样缺口为V型)。夏氏试样必须注明aK(夏)。,冲击试样,(3)冲击功:摆锤冲断试样所消耗的功 Ak=mg(h1-h2)(4)冲击韧度值:Ak除以试样缺口处横截面积F k=Akv/F 单位:焦耳/厘米(J/cm)k值低的材料叫做脆性材料,断裂时无明显塑性变形,金属光泽,呈结晶状。k值高的材料叫做韧性材料 ,断裂时发生明显塑性变形,断口呈灰色纤维状,无光泽。一般来说,强度、塑性两者均好的材料,k值也
5、高k一般只作设计和选材的参考。,四、硬度 硬度是材料表面抵抗局部塑性变形、压痕或划裂的能力。通常材料的强度越高,硬度也越高。硬度测试应用得最广的是压入法,即在一定载荷作用下,用比工件更硬的压头缓慢压入被测工件表面,使材料局部塑性变形而形成压痕,然后根据压痕面积大小或压痕深度来确定硬度值。从这个意义来说,硬度反映材料表面抵抗其它物体压入的能力。工程上常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。,1、布氏硬度HB 布氏硬度是用一定载荷P,将直径为D 的球体(淬火钢球或硬质合金球),压入被测材料的表面,保持一定时间后卸去载荷,根据压痕面积S确定硬度大小。其单位面积所受载荷称为布氏硬度。,布氏硬度
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