钢材的力学性能钢材的工艺性能.pptx

第8章金属材料;冲击韧性指钢材抵抗冲击荷载的能力。它是用试验机摆锤冲击带有V形缺口的标准试件的背面，将其折断后试件单位截面积上所消耗的功，作为钢材的冲击韧性指标，以αk表示(J/cm2)。αk值越大，表明钢材的冲击韧性愈好。

影响钢材冲击韧性的因素很多，钢的化学成分、组织状态，以及冶炼、轧制质量都会影响冲击韧性。;冲击韧性试验图;钢材在交变应力的反复作用下，往往在应力远小于其抗拉强度时就发生破坏，这种现象称为疲劳破坏。

疲劳破坏的危险应力用疲劳极限来表示，它是指疲劳试验时试件在交变应力作用下，于规定周期基数内不发生断裂所能承受的最大应力。

一般认为，钢材的疲劳破坏是由拉应力引起的，抗拉强度高，其疲劳极限也较高。钢材的疲劳极限与其内部组织和表面质量有关。;硬度是指钢材抵抗较硬物体压入产生局部变形的能力。测定钢材硬度常用布氏法。

布氏法是用一直径为D的硬质钢球，在荷载P(N)的作用下压入试件表面，经规定的时间后卸去荷载，用读数放大镜测出压痕直径d，以压痕表面积(mm2)除荷载P，即为布氏硬度值HB。HB值越大，表示钢材越硬。;布氏硬度测定示意图;工艺性能;钢材冷弯规定弯心直径;钢材冷弯试验示意图，当按规定的弯曲角度α和d/a值对试件进行冷弯时，试件受弯处不发生裂缝、断裂或起层现象，即认为钢材冷弯性能合格。

;冷弯是钢材处于不利条件下的塑形，更有助于暴露钢材的某些内在缺陷，冷弯是对钢材塑形更加严格的检验，能揭示钢材内部是否存在内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。

冷弯试验对焊接质量也是严格的检验，能揭示焊件在受弯表面存在未熔合、微裂缝及夹杂物等缺陷。

;钢材经冷加工产生一定塑性变形后，其屈服强度、硬度提高，而塑性、韧性及弹性模量降低，这种现象称为冷加工强化。

钢材的冷加工方式有冷拉、冷拔和冷轧。

;将经过冷拉的钢筋于常温下存放15~20d，或加热到100~200℃并保持一段时间，其强度和硬度进一步提高，塑性和韧性进一步降低，这个过程称为时效处理。前者称为自然时效，后者称为人工时效。

钢??冷拉以后再经过时效处理，其屈服点进一步提高，塑性继续有所降低。;钢筋经冷拉时效后应力-应变图的变化;工程中经常需要对钢材进行连接，焊接是各种型钢、钢筋、钢板等钢材的主要连接方式。因此，钢材应具有良好的可焊性。

焊接是通过电弧焊或接触对焊的方法，将被连接的钢材进行局部加热，使其接缝部分迅速熔融，冷却后将其牢固连接起来。;在焊接过程中，由于高温作用和焊接后的急剧冷却作用，焊缝及周围的过热区（热影响区）将发生晶体组织及结构变化，产生局部变形及内应力，使焊缝周围的钢材出现硬脆效应。

因此，焊接性能良好的钢材，焊接以后应尽可能地保持原有钢材（母材）的力学性能。

;1.弧焊

焊接接头是由基体金属和焊条金属通过电弧高温熔化连接成一体。

;2.接触对焊

它是通过电流将被焊金属接头端面加热到熔融状态以后，立即将其对接成为一体。

可以分为融焊、压焊和钎焊三种。

;熔焊

首先在焊接过程中，将焊接接头在高温等的作用下至熔化状态。

由于被焊工件是紧密贴在一起的，在温度场、重力等的作用下，不加压力，两个工件熔化的融液会发生混合现象。

待温度降低后，熔化部分凝结，两个工件就被牢固的焊在一起，完成焊接。

;在熔焊过程中，如果大气与高温的熔池直接接触，大气中的氧就会氧化金属和各种元素，大气中的氮、水蒸气就会进入熔池，还会在冷却过程中形成气孔，夹渣、裂纹等，恶化质量。

采取方法：气体保护电弧焊、焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进行脱氧，保护焊条中有益元素锰、硅等免于氧化。

;压焊;钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔化温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。;钎焊变形小，接头光滑美观，适合于焊接精密、复杂和由不同材料组成的构件，如蜂窝结构板、透平叶片、硬质合金刀具和印刷电路板等。钎焊前对工件必须进行细致加工和严格清洗，除去油污和过厚的氧化膜，保证接口装配间隙。间隙一般要求在0.01～0.1毫米之间。;

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