服務(wù)熱線：橢圓形封頭用金屬材料的機械性能詳解
2016年07月04日
滄州五森管道有限公司
橢圓形封頭用材料的機械性能是指在外力的作用下，材料抵抗破裂和過度變形的能力。它包括材料的強度指標、彈性指標、塑性指標、韌性指標、疲勞強度、斷裂韌度和硬度等。
1、強度指標
橢圓形封頭用材料的強度指標是決定其許用應(yīng)力值的依據(jù)。設(shè)計中常用的有拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切的強度極限b和屈服極限s，高溫時還要考慮蠕變極限n和高溫持久極限D(zhuǎn)。
強度極限b是指橢圓形封頭材料在外力的作用下，由開始加載到斷裂時為止所能承受的 應(yīng)力。它是反映材料抵抗大量均勻塑性變形的強度指標。
屈服強度s是指材料在外力的作用下，由開始加載到剛出現(xiàn)塑性變形時所承受的應(yīng)力。它是反映材料抵抗微量塑性變形的強度指標。對某些橢圓形封頭用材料，在加載試驗時，其應(yīng)力應(yīng)變圖中沒有明顯的屈服平臺，此時 以產(chǎn)生0.2%塑性變形時的應(yīng)力作為該種材料的屈服極限，并用0.2表示。
蠕變極限n是指在一定的溫度條件下，材料受外力作用在經(jīng)歷10萬小時時間后產(chǎn)生的塑性變形量為1%時的應(yīng)力。高溫持久極限D(zhuǎn)是指在一定的溫度條件下，材料受外力作用在經(jīng)歷10萬小時時間后產(chǎn)生斷裂時的應(yīng)力。蠕變極限n和高溫持久極限D(zhuǎn)均是高溫下材料抵抗破壞的強度指標。
2、彈性指標
橢圓形封頭彈性指標是穩(wěn)定性計算的主要依據(jù)，它包括的參數(shù)主要有彈性量E等。
彈性模量E是指材料在外力作用下產(chǎn)生單位彈性變形所需要的應(yīng)力。它是反映材料抵抗彈性變形能力的指標，相當于普通彈簧中的剛度。
3、塑性指標和韌性指標
塑性指標和韌性指標是材料受沖擊載荷作用時的主要設(shè)計依據(jù)，也是低溫或超低溫條件下對材料使用性考核的一個重要指標。其中，塑性指標包括的參數(shù)主要有橢圓形封頭用材料的延伸率δ、斷面收縮率ψ。韌性指標包括的參數(shù)主要有材料的沖擊韌性αk和沖擊功Ak等。
延伸率δ是指試樣發(fā)生拉伸破壞時，產(chǎn)生的塑性變形量與原試樣長度比值的百分數(shù)。根據(jù)所選試樣長度是試樣直徑的5倍還是10倍，延延率δ分別有δ5和δ10兩個數(shù)據(jù)。斷面收縮率ψ是指試樣發(fā)生拉伸破壞時，其縮頸處的橫截面積縮小量與試樣原橫截面積比值的百分數(shù)。延伸率和截面收縮率均是反映橢圓形封頭用材料塑性的指標。一般情況下，δ5<5%的材料為脆性材料。
沖擊功Ak是指試樣在進行缺口沖擊試驗時，擺錘沖擊消耗在試樣上的能量。而消耗在試樣單位截面上的沖擊功 是沖擊韌性αk。它們是反映材料抗沖擊載荷破壞的性能指標，或者說是反映橢圓形封頭用材料韌性的一個性能指標。
由于沖擊功僅為試樣缺口附近參加變形的體積所吸收，而此體積通常又無法測量，且在同一斷面上每一部分的變形也不一致，因此用單位截面積上的沖擊功（即沖擊韌性）αk來判斷材料韌性的方法在國內(nèi)外已逐漸被淘汰，而應(yīng)用較多的則是沖擊功Ak。
橢圓形封頭用材料的塑性指標和韌性指標與其強度指標和彈性指標不同，它們不直接參與力學(xué)計算，而僅僅定性地反映材料的性能。
4、疲勞強度
疲勞強度是指材料在交變應(yīng)力的作用下，發(fā)生破壞時的 應(yīng)力，通常用疲勞持久極限來衡量，即橢圓形封頭用材料在交變應(yīng)力的作用下，經(jīng)過無數(shù)次（一般規(guī)定大于106次107次）的應(yīng)力循環(huán)也不會導(dǎo)致疲勞破壞時的 應(yīng)力。它是反映材料抗交變應(yīng)力破壞的強度指標。
5、斷裂韌度
斷裂韌度是指橢圓形封頭用材料在受力狀態(tài)下，內(nèi)部的裂紋剛剛擴展時其裂紋應(yīng)力強度因子達到的臨界值。如果應(yīng)力強度因子超過這一臨界值（即斷裂韌度），裂紋將會擴展而導(dǎo)致材料斷裂。斷裂韌度是判斷材料內(nèi)部裂紋危險性的一個指標，該指標常被用在斷裂力學(xué)設(shè)計中，或者用于在役壓力管道的 性和剩余壽命的評估上。
6、硬度
硬度是指材料抵抗外物壓入的能力，或者說是橢圓形封頭用材料抵抗局部塑性變形的能力。材料硬度高時，其耐磨性也好。材料的硬度除了與其化學(xué)成分有關(guān)外，還與它的熱處理狀態(tài)、金相組織、加工或焊接殘余應(yīng)力等有關(guān)，故工程上常用檢查硬度的辦法檢驗材料熱處理的效果，也用它來檢驗焊接殘余應(yīng)力的存在程度。一般情況下，橢圓形封頭用材料的布氏硬度與其強度之間有著下列近似關(guān)系：
低碳鋼：σb=0.36 HB
高碳鋼：σb=0.34 HB
調(diào)質(zhì)合金鋼：σb=0.325 HB
