承压类特种设备无损检测相关知识--力学性能
69页1、承压类特种设备无损检测 相关知识焦作市锅炉压力容器检验所 毛晓刚第1章金属材料与热处理基础知识 金属材料是制造承压类特种设备最常用的材料,因为它们 具有优良的性能。作为类特种设备元损检测人员,应了解 材料方雨的有关知识。 通常所指的金属材料的性能包括以下两个方面:1.使用性能: 即为了保证机械零件、设备、结构件等能正 常工作,材料所应具备的性主要有力学性能(强度、硬度 、刚度塑性、韧性等) ,物理性能(密度、熔点、性、热膨 胀性等) ,化学性能(耐蚀性、热稳定性等)。使用性能决 定了材料的应用范围,用安全可靠性和l 使用寿命。2. 工艺性能: 即材料在被制成机械零件、设备、结构件的 过程中适应各种冷、热加性能,例如铸造、焊接、热处理 、压力加工、切削加工等方面的性能。工艺性能对制造成 本、生产效率、产品质量有重要影响。一、材料力学基本知识 金属材料在加工和使用过程中都要承受不 同形式外力的作用。当外力达到或超过某 一限度时,材料就会发生变形甚至断裂。 材料在外力作用下所表现的一些性能称为 材料的力学性能。 承压类特种设备材料的力学性能指标主要 有强度、硬度、塑性、韧性等。这些性能 指标
2、可以通过力学性能试验测定。研究力学性能意义:是选择和使用金属材料的重要依据一、基本概念 1、弹性:指物体在外力作用下改变基本形状和尺寸,当外 力卸除后物体又恢复到其原始形状和尺寸的特性。2、内力:金属受到外力时为保其不变形,在材料内部作用 者与外力相对抗的力称为内力。3、应力:单位面积上的内力。4、应变:指由外力所引起的物体原始尺寸或形状的相对变 化;通常以百分比(%)表示5、载荷:金属材料在加工及使用过程中所受的外力。按作用性质分:静载荷:指大小不变或变化过程缓慢的载荷。 冲击载荷:在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷。循环载荷:指大小、方向随时间发生周期性变化的载荷按作用形式不同分:6、变形:材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化, 称为变形。分为弹性变形与塑性变形外力去处后能够恢复的变形称为弹性变形。外力去处后不能恢复的变形称为塑性变形。拉伸实验(金属的抗拉强度和塑性都是通过拉伸试验测定)(GB/T228-2010)1. 拉伸试样2. 力伸长曲线(以低碳钢试样为例)3. 脆性材料的拉伸曲线1. 拉伸试样(GB6397-86)长试样:L0=10d0短试样:L0=5d0万能材料试验
3、机a) WE系列液压式 b) WDW系列电子式2. 力伸长曲线弹性变形阶段屈服阶段颈缩现象拉伸试验中得出的拉伸力与伸长量的关系曲线。强化阶段(a)试样 (b)伸长 (c)产生缩颈 (d)断裂拉伸试样的颈缩现象LF03. 脆性材料的拉伸曲线(与低碳钢试样相对比)脆性材料在断裂前没有明显的屈服现象。4、应力与应变曲线应力 :单位面积上试样承受的 载荷。这里用试样承受的载荷除 以试样的原始横截面积S 0表示:F = ( M pa ) S 0 应变:单位长度的伸长量。这里 用试样的伸长量除以试样的原始 标距表示:l = l 0 应力应变曲线( - 曲线)形状和拉伸曲线相同,单位不 同思考 怎样比较不同材料抵 抗外力能力的大小?4、应力与应变曲线 比例极限( p ) 例:弹簧秤 弹性极限( e) 如:弹簧 屈服极限( s ) 抗拉极限(b)三、强度金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和 破坏的能力 工程上常用的金属材料的强度指标: 屈服点( s )或规定残余伸长应力( r)抗拉强度(b)屈服点( s ):指材料产生屈服时的应力规定残余伸长率为0.2%时的应力材 料 屈 服 时 的 拉 力 ( N )
4、屈服点 (屈服极限)原标准(GB228-76): 屈服强度很重要,大多数 零件不允许有塑 性变形规定残余伸长应力:对有明显屈服现 象的材料对无明显屈服现 象的材料抗拉强度:材料在拉伸条件下所能承受最大力的 应力值拉伸过程中最大的拉力(N) 若零件在使用时不允许产生过量塑性变形,应以材料的若零件在使用时不允许产生过量塑性变形,应以材料的ss或或 0.20.2进行设计计算。进行设计计算。 若零件在使用时只要求不发生破坏,则以材料的若零件在使用时只要求不发生破坏,则以材料的 b b来设计计来设计计算。算。 因此因此ss和和 b b是机械零件设计计算的主要依据。是机械零件设计计算的主要依据。很重要,表示零很重要,表示零 件破坏前能抗的件破坏前能抗的 最大应力值最大应力值 强度的意义 强度是指金属材料抵抗塑性变形和断裂的能力,一 般钢材的屈服强度在2001000MPa 之间。 强度越高,表明材料在工作时越可以承受较高的载 荷。当载荷一定时,选用高强度的材料,可以减小 构件或零件的尺寸,从而减小其自重。 因此,提高材料的强度是材料科学中的重要课题, 称之为材料的强化。二、塑性在外力作用下金属材料在
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