碩達工貿知識分享：鋼管標準中的常用術語（二）

碩達工貿鋼管

化學分析術語

鋼的化學成分是關系鋼材質量和終使用性能的重要因素之一，也是編制鋼材，乃至終產品熱處理制度的主要依據。因此，在鋼材標準的技術要求部分，往往項就規定了鋼材適用的牌號(鋼級)及其化學成分，并以表格形式列入標準中，是生產企業和客戶驗收鋼及鋼材化學成分的重要依據。

①鋼的熔煉成分

一般標準中規定的化學成分即指熔煉成分。它是指鋼冶煉完畢、澆注中期的化學成分。為使其具有一定代表性，即代表該爐或罐的平均成分，在取樣標準方法中規定，將鋼水在樣模內鑄成小錠，在其上刨取或鉆取樣屑，按規定的標準方法(GB/T223)進行分析，其結果必須符合標準化學成分范圍，也是客戶驗收的依據。

②成品成分

成品成分又叫驗證分析成分，是從成品鋼材上按規定方法(GB/T222)鉆取或刨取樣屑，并按規定的標準方法(GB/T223)進行分析得來的化學成分。鋼在結晶和以后塑性變形中，因鋼中合金元素分布的不均勻(偏析)，因此允許成品成分與標準成分范圍(熔煉成分)之間存在有偏差，其偏差值應符合GB/T222之規定。

鋼材的成品成分主要是供使用部門或質量檢驗部門驗收鋼材質量使用的，生產企業一般不做成品分析(用戶要求者除外)，但應保證成品分析符合標準規定。

③仲裁分析

由于兩個實驗室分析同一樣品的結果有顯著差別并超出兩個實驗室的允許分析誤差，或者生產企業與使用部門、需方與供方對同一樣品或同一批鋼材的成品分析有分歧意見時，可由第三方具有豐富分析經驗的權威單位(如中國鋼鐵研究總院或具有商檢資格的檢驗部門)進行再分析，即稱之謂仲裁分析。仲裁分析結果即為終判定依據。

(4)力學性能術語

鋼材力學性能是保證鋼材終使用性能(機械性能)的重要指標，它取決于鋼的化學成分和熱處理制度。在鋼管標準中，根據不同的使用要求，規定了拉伸性能(抗拉強度、屈服強度或屈服點、伸長率)以及硬度、韌性指標，還有用戶要求的高、低溫性能等。

①抗拉強度(σb)

試樣在拉伸過程中，在拉斷時所承受的力(Fb)，出以試樣原橫截面積(So)所得的應力(σ)，稱為抗拉強度(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能力。計算公式為：

式中：Fb--試樣拉斷時所承受的力，N(牛頓);

So--試樣原始橫截面積，mm2。

②屈服點(σs)

具有屈服現象的金屬材料，試樣在拉伸過程中力不增加(保持恒定)仍能繼續伸長時的應力，稱屈服點。若力發生下降時，則應區分上、下屈服點。屈服點的單位為N/mm2(MPa)。

上屈服點(σsu)：試樣發生屈服而力下降前的應力;

下屈服點(σsl)：當不計初始瞬時效應時，屈服階段中的小應力。

屈服點的計算公式為：

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斷后伸長率(σ)

在拉伸試驗中，試樣拉斷后其標距所增加的長度與原標距長度的百分比，稱為伸長率。以σ表示，單位為%。計算公式為：

式中：L1--試樣拉斷后的標距長度，mm;

L0--試樣原始標距長度，mm。

④斷面收縮率(ψ)

在拉伸試驗中，試樣拉斷后其縮徑處橫截面積的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少橫截面積，mm2。

⑤硬度指標

金屬材料抵抗硬的物體壓陷表面的能力，稱為硬度。根據試驗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合金球，以規定的試驗力(F)壓入式樣表面，經規定保持時間后卸除試驗力，測量試樣表面的壓痕直徑(L)。布氏硬度值是以試驗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)。

其計算公式為：

式中：F--壓入金屬試樣表面的試驗力，N;

D--試驗用鋼球直徑，mm;

d--壓痕平均直徑，mm。

測定布氏硬度較準確可靠，但一般HBS只適用于450N/mm2(MPa)以下的金屬材料，對于較硬的鋼或較薄的板材不適用。在鋼管標準中，布氏硬度用途廣，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)

洛氏硬度試驗同布氏硬度試驗一樣，都是壓痕試驗方法。不同的是，它是測量壓痕的深度。即，在初邕試驗力(Fo)及總試驗力(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，經規定保持時間后，卸除主試驗力，用測量的殘余壓痕深度增量(e)計算硬度值。其值是個無名數，以符號HR表示，所用標尺有A、B、C、D、E、F、G、H、K等9個標尺。其中常用于鋼材硬度試驗的標尺一般為A、B、C，即HRA、HRB、HRC。

硬度值用下式計算：

當用A和C標尺試驗時，HR=100-e

當用B標尺試驗時，HR=130-e

式中e--殘余壓痕深度增量，其什系以規定單位0.002mm表示，即當壓頭軸向位移一個單位(0.002mm)時，即相當于洛氏硬度變化一個數。e值愈大，金屬的硬度愈低，反之則硬度愈高。

上述三個標尺適用范圍如下：

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

洛氏硬度試驗是目前應用很廣的方法，其中HRC在鋼管標準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，它彌補了布氏法的不是，較布氏法簡便，可直接從硬度機的表盤讀出硬度值。但是，由于其壓痕小，故硬度值不如布氏法準確。

C、維氏硬度(HV)

維氏硬度試驗也是一種壓痕試驗方法，是將一個相對面夾角為1360的正四棱錐體金剛石壓頭以選定的試驗力(F)壓入試驗表面，經規定保持時間后卸除試驗力，測量壓痕兩對角線長度。

維氏硬度值是試驗力除以壓痕表面積所得之商，其計算公式為：

式中：HV--維氏硬度符號，N/mm2(MPa);

F--試驗力，N;

d--壓痕兩對角線的算術平均值，mm。

維氏硬度采用的試驗力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，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、洛氏法的主要優點，而克服了它們的基本缺點，但不如洛氏法簡便。維氏法在鋼管標準中很少用。

⑥沖擊韌性指標

沖擊韌性是反映金屬才來哦對外來沖擊負荷的抵抗能力，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(簡稱"沖擊試驗")，因試驗溫度不同而分為常溫、低溫和高溫沖擊試驗三種;若按試樣缺口形狀又可分為"V"形缺口和"U"形缺口沖擊試驗兩種。

沖擊試驗：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)在規定試驗機上受沖擊負荷打擊下自缺口處折斷的實驗。

A、沖擊吸收功Akv(u)--具有一定尺寸和形狀的金屬式樣，在沖擊負荷作用下折斷時所吸收的功。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)。計算公式為：

式中：Akv(u)--試樣折斷時所吸收的功，Kgf . m(J);

S --試樣缺口處底部橫截面面積，cm2。

常溫沖擊試驗溫度為20±50C;低溫沖擊試驗溫度范圍為<15～-1920C;高溫沖擊試驗溫度范圍為35～10000C。

低溫沖擊試驗所用冷卻介質一般為、不腐蝕金屬和在試驗溫度下不凝固的液體或氣體。如無水乙醇(酒精)、固態二氧化碳(干冰)或液氮霧化氣(液氮)等。