鋼材力學(xué)性能是保證鋼材最終使用性能（機(jī)械性能）的重要指標(biāo)，它取決于鋼的化學(xué)成分和熱處理制度。在鋼管標(biāo)準(zhǔn)中，根據(jù)不同的使用要求，規(guī)定了拉伸性能（抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度或屈服點(diǎn)、伸長率）以及硬度、韌性指標(biāo)，還有用戶要求的高、低溫性能等。 
    　　①方管抗拉強(qiáng)度（σb） 
    　　試樣在拉伸過程中，在拉斷時(shí)所承受的最大力（Fb），出以試樣原橫截面積（So）所得的應(yīng)力（σ），稱為抗拉強(qiáng)度（σb），單位為N/mm2（MPa）。它表示金屬材料在拉力作用下抵抗破壞的最大能力。計(jì)算公式為： 
    　　式中：Fb--試樣拉斷時(shí)所承受的最大力，N（牛頓）； 
    　　So--試樣原始橫截面積，mm2。 
    　　②方管屈服點(diǎn)（σs） 
    　　具有屈服現(xiàn)象的金屬材料，試樣在拉伸過程中力不增加（保持恒定）仍能繼續(xù)伸長時(shí)的應(yīng)力，稱屈服點(diǎn)。若力發(fā)生下降時(shí)，則應(yīng)區(qū)分上、下屈服點(diǎn)。屈服點(diǎn)的單位為N/mm2（MPa）。 
    　　上屈服點(diǎn)（σsu）：試樣發(fā)生屈服而力首次下降前的最大應(yīng)力； 
    　　下屈服點(diǎn)（σsl）：當(dāng)不計(jì)初始瞬時(shí)效應(yīng)時(shí)，屈服階段中的最小應(yīng)力。 
    　　屈服點(diǎn)的計(jì)算公式為： 
    　　式中：Fs--試樣拉伸過程中屈服力（恒定），N（牛頓）； 
    　　So--試樣原始橫截面積，mm2。 
    　　③方管斷后伸長率（σ） 
    　　在拉伸試驗(yàn)中，試樣拉斷后其標(biāo)距所增加的長度與原標(biāo)距長度的百分比，稱為伸長率。以σ表示，單位為%。計(jì)算公式為： 
    　　式中：L1--試樣拉斷后的標(biāo)距長度，mm； 
    　　L0--試樣原始標(biāo)距長度，mm。 
    　　④斷面收縮率（ψ） 
    　　在拉伸試驗(yàn)中，試樣拉斷后其縮徑處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比，稱為斷面收縮率。以ψ表示，單位為%。計(jì)算公式如下： 
    　　式中：S0--試樣原始橫截面積，mm2； 
    S1--試樣拉斷后縮徑處的最少橫截面積，mm2。 
    　　⑤方管硬度指標(biāo) 
    　　金屬材料抵抗硬的物體壓陷表面的能力，稱為硬度。根據(jù)試驗(yàn)方法和適用范圍不同，硬度又可分為布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、肖氏硬度、顯微硬度和高溫硬度等。對(duì)于管材一般常用的有布氏、洛氏、維氏硬度三種。 
    　　A、布氏硬度（HB） 
    　　用一定直徑的鋼球或硬質(zhì)合金球，以規(guī)定的試驗(yàn)力（F）壓入式樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，測量試樣表面的壓痕直徑（L）。布氏硬度值是以試驗(yàn)力除以壓痕球形表面積所得的商。以HBS（鋼球）表示，單位為N/mm2(MPa)。 
    　　其計(jì)算公式為： 
    　　式中：F--壓入金屬試樣表面的試驗(yàn)力，N； 
    　　D--試驗(yàn)用鋼球直徑，mm； 
    　　d--壓痕平均直徑，mm。 
    　　測定布氏硬度較準(zhǔn)確可靠，但一般HBS只適用于450N/mm2（MPa）以下的金屬材料，對(duì)于較硬的鋼或較薄的板材不適用。在鋼管標(biāo)準(zhǔn)中，布氏硬度用途最廣，往往以壓痕直徑d來表示該材料的硬度，既直觀，又方便。 
    　　舉例：120HBS10/1000130：表示用直徑10mm鋼球在1000Kgf（9.807KN）試驗(yàn)力作用下，保持30s（秒）測得的布氏硬度值為120N/ mm2（MPa）。 
    　　B、洛氏硬度（HK） 
    　　洛氏硬度試驗(yàn)同布氏硬度試驗(yàn)一樣，都是壓痕試驗(yàn)方法。不同的是，它是測量壓痕的深度。即，在初邕試驗(yàn)力（Fo）及總試驗(yàn)力（F）的先后作用下，將壓頭（金鋼廠圓錐體或鋼球）壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后，卸除主試驗(yàn)力，用測量的殘余壓痕深度增量（e）計(jì)算硬度值。其值是個(gè)無名數(shù)，以符號(hào)HR表示，所用標(biāo)尺有A、B、C、D、E、F、G、H、K等9個(gè)標(biāo)尺。其中常用于鋼材硬度試驗(yàn)的標(biāo)尺一般為A、B、C，即HRA、HRB、HRC。 
    　　硬度值用下式計(jì)算： 
    　　當(dāng)用A和C標(biāo)尺試驗(yàn)時(shí)，HR=100-e 
    　　當(dāng)用B標(biāo)尺試驗(yàn)時(shí)，HR=130-e 
    　　式中e--殘余壓痕深度增量，其什系以規(guī)定單位0.002mm表示，即當(dāng)壓頭軸向位移一個(gè)單位（0.002mm）時(shí)，即相當(dāng)于洛氏硬度變化一個(gè)數(shù)。e值愈大，金屬的硬度愈低，反之則硬度愈高。 
    　　上述三個(gè)標(biāo)尺適用范圍如下： 
    　　HRA（金剛石圓錐壓頭）20-88 
    　　HRC（金剛石圓錐壓頭）20-70 
    　　HRB（直徑1.588mm鋼球壓頭）20-100 
    　　洛氏硬度試驗(yàn)是目前應(yīng)用很廣的方法，其中HRC在鋼管標(biāo)準(zhǔn)中使用僅次于布氏硬度HB。洛氏硬度可適用于測定由極軟到極硬的金屬材料，它彌補(bǔ)了布氏法的不是，較布氏法簡便，可直接從硬度機(jī)的表盤讀出硬度值。但是，由于其壓痕小，故硬度值不如布氏法準(zhǔn)確。 
    　　C、維氏硬度（HV） 
    　　維氏硬度試驗(yàn)也是一種壓痕試驗(yàn)方法，是將一個(gè)相對(duì)面夾角為1360的正四棱錐體金剛石壓頭以選定的試驗(yàn)力（F）壓入試驗(yàn)表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，測量壓痕兩對(duì)角線長度。 
    　　維氏硬度值是試驗(yàn)力除以壓痕表面積所得之商，其計(jì)算公式為： 
    　　式中：HV--維氏硬度符號(hào)，N/mm2(MPa)； 
    　　F--試驗(yàn)力，N； 
    　　d--壓痕兩對(duì)角線的算術(shù)平均值，mm。 
    　　維氏硬度采用的試驗(yàn)力F為5（49.03）、10（98.07）、20（196.1）、30（294.2）、50（490.3）、100（980.7）Kgf(N)等六級(jí)，可測硬度值范圍為5～1000HV。 
    　　表示方法舉例：640HV30/20表示用30Hgf（294.2N）試驗(yàn)力保持20S（秒）測定的維氏硬度值為640N/mm2(MPa)。 
    　　維氏硬度法可用于測定很薄的金屬材料和表面層硬度。它具有布氏、洛氏法的主要優(yōu)點(diǎn)，而克服了它們的基本缺點(diǎn)，但不如洛氏法簡便。維氏法在鋼管標(biāo)準(zhǔn)中很少用。 
    　　⑥沖擊韌性指標(biāo)
    　　沖擊韌性是反映金屬才來哦對(duì)外來沖擊負(fù)荷的抵抗能力，一般由沖擊韌性值（ak）和沖擊功（Ak）表示，其單位分別為J/cm2和J（焦耳）。 
    　　沖擊韌性或沖擊功試驗(yàn)（簡稱"沖擊試驗(yàn)"），因試驗(yàn)溫度不同而分為常溫、低溫和高溫沖擊試驗(yàn)三種；若按試樣缺口形狀又可分為"V"形缺口和"U"形缺口沖擊試驗(yàn)兩種。 
    　　沖擊試驗(yàn)：用一定尺寸和形狀（10×10×55mm）的試樣（長度方向的中間處有"U"型或"V"型缺口，缺口深度2mm）在規(guī)定試驗(yàn)機(jī)上受沖擊負(fù)荷打擊下自缺口處折斷的實(shí)驗(yàn)。 
    　　A、沖擊吸收功Akv(u)--具有一定尺寸和形狀的金屬式樣，在沖擊負(fù)荷作用下折斷時(shí)所吸收的功。單位為焦耳（J）或Kgf . m。 
    　　B、沖擊韌性值akv(u)--沖擊吸收功除以試樣缺口處底部橫截面積所得的商。單位為焦耳/厘米2（J/cm2）或公斤力 . 米/厘米2（Kgf . m/cm2）。計(jì)算公式為： 
    　　式中：Akv(u)--試樣折斷時(shí)所吸收的功，Kgf . m（J）； 
    　　S --試樣缺口處底部橫截面面積，cm2。 
    常溫沖擊試驗(yàn)溫度為20±50C；低溫沖擊試驗(yàn)溫度范圍為<15～-1920C；高溫沖擊試驗(yàn)溫度范圍為35～10000C。 
    　　低溫沖擊試驗(yàn)所用冷卻介質(zhì)一般為無毒、安全、不腐蝕金屬和在試驗(yàn)溫度下不凝固的液體或氣體。如無水乙醇（酒精）、固態(tài)二氧化碳（干冰）或液氮霧化氣（液氮）等。

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