服务热线：椭圆形封头用金属材料的机械性能详解
2016年07月04日
沧州五森管道有限公司
椭圆形封头用材料的机械性能是指在外力的作用下，材料抵抗破裂和过度变形的能力。它包括材料的强度指标、弹性指标、塑性指标、韧性指标、疲劳强度、断裂韧度和硬度等。
1、强度指标
椭圆形封头用材料的强度指标是决定其许用应力值的依据。设计中常用的有拉伸、压缩、弯曲、扭转、剪切的强度极限b和屈服极限s，高温时还要考虑蠕变极限n和高温持久极限D。
强度极限b是指椭圆形封头材料在外力的作用下，由开始加载到断裂时为止所能承受的 应力。它是反映材料抵抗大量均匀塑性变形的强度指标。
屈服强度s是指材料在外力的作用下，由开始加载到刚出现塑性变形时所承受的应力。它是反映材料抵抗微量塑性变形的强度指标。对某些椭圆形封头用材料，在加载试验时，其应力应变图中没有明显的屈服平台，此时 以产生0.2%塑性变形时的应力作为该种材料的屈服极限，并用0.2表示。
蠕变极限n是指在一定的温度条件下，材料受外力作用在经历10万小时时间后产生的塑性变形量为1%时的应力。高温持久极限D是指在一定的温度条件下，材料受外力作用在经历10万小时时间后产生断裂时的应力。蠕变极限n和高温持久极限D均是高温下材料抵抗破坏的强度指标。
2、弹性指标
椭圆形封头弹性指标是稳定性计算的主要依据，它包括的参数主要有弹性量E等。
弹性模量E是指材料在外力作用下产生单位弹性变形所需要的应力。它是反映材料抵抗弹性变形能力的指标，相当于普通弹簧中的刚度。
3、塑性指标和韧性指标
塑性指标和韧性指标是材料受冲击载荷作用时的主要设计依据，也是低温或超低温条件下对材料使用性考核的一个重要指标。其中，塑性指标包括的参数主要有椭圆形封头用材料的延伸率δ、断面收缩率ψ。韧性指标包括的参数主要有材料的冲击韧性αk和冲击功Ak等。
延伸率δ是指试样发生拉伸破坏时，产生的塑性变形量与原试样长度比值的百分数。根据所选试样长度是试样直径的5倍还是10倍，延延率δ分别有δ5和δ10两个数据。断面收缩率ψ是指试样发生拉伸破坏时，其缩颈处的横截面积缩小量与试样原横截面积比值的百分数。延伸率和截面收缩率均是反映椭圆形封头用材料塑性的指标。一般情况下，δ5<5%的材料为脆性材料。
冲击功Ak是指试样在进行缺口冲击试验时，摆锤冲击消耗在试样上的能量。而消耗在试样单位截面上的冲击功 是冲击韧性αk。它们是反映材料抗冲击载荷破坏的性能指标，或者说是反映椭圆形封头用材料韧性的一个性能指标。
由于冲击功仅为试样缺口附近参加变形的体积所吸收，而此体积通常又无法测量，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（即冲击韧性）αk来判断材料韧性的方法在国内外已逐渐被淘汰，而应用较多的则是冲击功Ak。
椭圆形封头用材料的塑性指标和韧性指标与其强度指标和弹性指标不同，它们不直接参与力学计算，而仅仅定性地反映材料的性能。
4、疲劳强度
疲劳强度是指材料在交变应力的作用下，发生破坏时的 应力，通常用疲劳持久极限来衡量，即椭圆形封头用材料在交变应力的作用下，经过无数次（一般规定大于106次107次）的应力循环也不会导致疲劳破坏时的 应力。它是反映材料抗交变应力破坏的强度指标。
5、断裂韧度
断裂韧度是指椭圆形封头用材料在受力状态下，内部的裂纹刚刚扩展时其裂纹应力强度因子达到的临界值。如果应力强度因子超过这一临界值（即断裂韧度），裂纹将会扩展而导致材料断裂。断裂韧度是判断材料内部裂纹危险性的一个指标，该指标常被用在断裂力学设计中，或者用于在役压力管道的 性和剩余寿命的评估上。
6、硬度
硬度是指材料抵抗外物压入的能力，或者说是椭圆形封头用材料抵抗局部塑性变形的能力。材料硬度高时，其耐磨性也好。材料的硬度除了与其化学成分有关外，还与它的热处理状态、金相组织、加工或焊接残余应力等有关，故工程上常用检查硬度的办法检验材料热处理的效果，也用它来检验焊接残余应力的存在程度。一般情况下，椭圆形封头用材料的布氏硬度与其强度之间有着下列近似关系：
低碳钢：σb=0.36 HB
高碳钢：σb=0.34 HB
调质合金钢：σb=0.325 HB
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