Proprietà meccaniche dei tubi in acciaio

Le proprietà meccaniche dell'acciaio sono indicatori importanti per garantire le proprietà dell'uso finale (Proprietà meccaniche) d'acciaio, che dipendono dalla composizione chimica e dal sistema di trattamento termico dell'acciaio. Nello standard del tubo d'acciaio, secondo le diverse esigenze di utilizzo, le proprietà di trazione (resistenza alla trazione, limite di snervamento o punto di snervamento, allungamento), indicatori di durezza e tenacità, così come sono specificate le proprietà ad alta e bassa temperatura richieste dagli utenti.
① Resistenza alla trazione (b)
Durante il processo di trazione, la forza massima (Fb) che il campione sopporta quando si rompe, e lo stress (p) ottenuto dall'area della sezione trasversale originale (Così) del campione è chiamato carico di rottura (b), e l'unità è N/mm2 (MPa). Rappresenta la massima capacità di un materiale metallico di resistere ai danni sotto tensione. La formula di calcolo è:
Nella formula: Fb–la forza massima che il campione sopporta quando viene estratto, N (Newton);
Così–l'area della sezione trasversale originale del campione, mm2.
Punto di resa (s)
Per materiali metallici con fenomeno di snervamento, lo stress a cui il campione può continuare ad allungarsi senza aumentare la forza (rimanendo costante) durante il processo di allungamento è chiamato punto di snervamento. Se la forza diminuisce, i punti di rendimento superiore e inferiore dovrebbero essere distinti. L'unità del punto di snervamento è N/mm2 (MPa).
Punto di rendimento superiore (su): la sollecitazione massima prima che il campione ceda e la forza diminuisca per la prima volta;
Punto di rendimento inferiore (sl): Lo stress minimo nella fase di snervamento quando gli effetti transitori iniziali vengono ignorati.
La formula per calcolare il punto di snervamento è:
Nella formula: Fs–forza di snervamento (costante) durante il processo di trazione del campione, N (Newton);
Così–l'area della sezione trasversale originale del campione, mm2.
durante il processo di trazione del campione (p)

Nella prova di trazione, durante il processo di trazione del campione. durante il processo di trazione del campione %. La formula di calcolo è:
Nella formula: durante il processo di trazione del campione–durante il processo di trazione del campione, mm;
durante il processo di trazione del campione–durante il processo di trazione del campione, mm.
durante il processo di trazione del campione (?)
Nella prova di trazione, la percentuale della massima riduzione dell'area della sezione trasversale al diametro ridotto del provino dopo che il provino è stato rotto e l'area della sezione trasversale originale è chiamata tasso di ritiro della sezione trasversale. È espresso in ψ e l'unità è %. Calcolato come segue:
Nella formula: S0–l'area della sezione trasversale originale del campione, mm2;
S1–l'area della sezione trasversale minima al diametro ridotto del campione dopo la frattura, mm2.
⑤ Indice di durezza
La capacità di un materiale metallico di resistere alla rientranza di un oggetto duro è chiamata durezza. Secondo diversi metodi di prova e ambito di applicazione, la durezza può essere suddivisa in durezza Brinell, Durezza Rockwell, Vickers, Durezza Shore, microdurezza e alta temperatura durezza. Per tubi, ci sono tre durezze comunemente usate: Brinell, Rockwell e Vickers.
A. Durezza Brinell (HB)
Utilizzare una sfera d'acciaio o una sfera di carburo cementato con un certo diametro per premere sulla superficie del campione con la forza di prova specificata (F), rimuovere la forza di prova dopo il tempo di mantenimento specificato, e misurare il diametro della rientranza (L) sulla superficie del campione. Il valore di durezza Brinell è il quoziente della forza di prova divisa per la superficie della rientranza sferica. Espresso in HBS (palla d'acciaio), l'unità è N/mm2 (MPa).
La sua formula di calcolo è:
Nella formula: F–la forza di prova premuta sulla superficie del campione di metallo, N;
D–diametro della sfera d'acciaio per la prova, mm;
d–il diametro medio della rientranza, mm.
La misurazione della durezza Brinell è più precisa e affidabile, ma generalmente HBS è adatto solo per materiali metallici inferiori a 450 N/mm2 (MPa), non adatto per acciaio più duro o piastre più sottili. Tra gli standard dei tubi d'acciaio, La durezza Brinell è la più utilizzata, e la durezza del materiale è spesso espressa dal diametro della rientranza d, che è sia intuitivo che conveniente.
Esempio: 120HBS10/1000130: Indica che il valore di durezza Brinell misurato da una sfera d'acciaio con un diametro di 10 mm sotto l'azione di una forza di prova di 1000Kgf (9.807KN) per 30 anni (secondi) è 120 N/mm2 (MPa).
B. Durezza Rockwell (HK)
Il test di durezza Rockwell, come il test di durezza Brinell, è un metodo di prova di indentazione. La differenza è che misura la profondità del rientro. Questo è, sotto l'azione successiva della forza di prova iniziale (Fo) e la forza di prova totale (F), il penetratore (cono o sfera d'acciaio) viene premuto sulla superficie del campione, e dopo il tempo di attesa specificato, la forza principale viene rimossa. La forza di prova, il valore della durezza viene calcolato dall'incremento della profondità di indentazione residua misurata (e). Il suo valore è un numero senza nome, rappresentato dal simbolo HR, e le scale utilizzate includono 9 bilancia A, B, C, D, E, F, G, H, K, eccetera. Tra loro, le scale comunemente utilizzate per la prova di durezza dell'acciaio sono generalmente A, B, C, vale a dire HRA, HRB, HRC.
Il valore della durezza si calcola con la seguente formula:
Quando testato con scale A e C, FC = 100-e
Quando si utilizza il test della scala B, FC = 130-e
Nella formula, e–incremento della profondità di indentazione residua, che è espresso in un'unità specificata di 0,002 mm, questo è, quando il penetratore si sposta assialmente di un'unità (0.002mm), è equivalente a una serie di variazioni di durezza Rockwell. Maggiore è il valore e, minore è la durezza del metallo, e viceversa, maggiore è la durezza.
L'ambito di applicazione delle tre scale di cui sopra è il seguente:
GIOCO (penetratore a cono di diamante) 20-88
HRC (penetratore a cono di diamante) 20-70
HRB (penetratore a sfera in acciaio diametro 1.588 mm) 20-100
Il test di durezza Rockwell è attualmente un metodo ampiamente utilizzato, tra cui HRC è secondo solo alla durezza Brinell HB negli standard dei tubi in acciaio. La durezza Rockwell può essere utilizzata per misurare materiali metallici da estremamente morbidi a estremamente duri. Compensa l'inadeguatezza del metodo Brinell. È più semplice del metodo Brinell e può leggere direttamente il valore della durezza dal quadrante della macchina per la durezza. tuttavia, a causa della sua piccola rientranza, il valore della durezza non è accurato come il metodo Brinell.
C, Vickers (HV)
Il test di durezza Vickers è anche un metodo di prova di indentazione, che consiste nel premere un penetratore di diamante piramidale quadrangolare regolare con un angolo di 1360 facce opposte nella superficie di prova con una forza di prova selezionata (F), e rimuovere il test dopo un tempo di attesa specificato. forza, e misurare la lunghezza delle due diagonali della rientranza.
Il valore di durezza Vickers è il quoziente ottenuto dividendo la forza di prova per la superficie della rientranza, e la sua formula di calcolo è:
Nella formula: HV–Simbolo di durezza Vickers, N/mm2 (MPa);
F–forza di prova, N;
d–la media aritmetica delle due diagonali del rientro, mm.
La forza di prova F utilizzata per la durezza Vickers è 5 (49.03), 10 (98.07), 20 (196.1), 30 (294.2), 50 (490.3), 100 (980.7) Kgf (N) sei gradi, il valore di durezza può essere misurato L'intervallo è 5 a 1000 HV.
Esempio di metodo di rappresentazione: 640HV30/20 significa che il valore di durezza Vickers misurato con una forza di prova di 30Hgf (294.2N) per 20S (secondi) è 640 N/mm2 (MPa).
Il metodo della durezza Vickers può essere utilizzato per misurare la durezza di materiali metallici molto sottili e strati superficiali. Presenta i principali vantaggi dei metodi Brinell e Rockwell, e supera i loro difetti di base, ma non è così semplice come il metodo Rockwell. Il metodo Vickers è usato raramente negli standard dei tubi d'acciaio.
⑥ Indice di resilienza
La tenacità all'impatto riflette la resistenza dei metalli ai carichi di impatto esterni, generalmente espresso dal valore di resilienza (Se) ed energia d'impatto (Se), le cui unità sono J/cm2 e J (joule) rispettivamente.
Resistenza all'urto o prova di energia d'urto (indicato come “secondi”) si divide in tre tipologie: temperatura normale, prova di impatto a bassa temperatura e ad alta temperatura a causa delle diverse temperature di prova; prova di impatto a bassa temperatura e ad alta temperatura a causa delle diverse temperature di prova, si può dividere in “V”-prova di impatto a bassa temperatura e ad alta temperatura a causa delle diverse temperature di prova “U” prova di impatto a bassa temperatura e ad alta temperatura a causa delle diverse temperature di prova.
Prova d'urto: prova di impatto a bassa temperatura e ad alta temperatura a causa delle diverse temperature di prova (10prova di impatto a bassa temperatura e ad alta temperatura a causa delle diverse temperature di prova) (prova di impatto a bassa temperatura e ad alta temperatura a causa delle diverse temperature di prova “U” o “V”-prova di impatto a bassa temperatura e ad alta temperatura a causa delle diverse temperature di prova, prova di impatto a bassa temperatura e ad alta temperatura a causa delle diverse temperature di prova) prova di impatto a bassa temperatura e ad alta temperatura a causa delle diverse temperature di prova. prova di impatto a bassa temperatura e ad alta temperatura a causa delle diverse temperature di prova.
A. prova di impatto a bassa temperatura e ad alta temperatura a causa delle diverse temperature di prova(prova di impatto a bassa temperatura e ad alta temperatura a causa delle diverse temperature di prova)–il lavoro assorbito da un disegno metallico di una certa dimensione e forma quando si rompe sotto l'azione del carico d'urto. L'unità è Joule (J) o Kgf.m.
B. Valore di resilienza akv(prova di impatto a bassa temperatura e ad alta temperatura a causa delle diverse temperature di prova) – il quoziente ottenuto dividendo l'energia di assorbimento dell'impatto per l'area della sezione trasversale del fondo in corrispondenza della tacca del campione. L'unità è Joule/cm2 (J/cm2) o chilogrammo force.m/cm2 (Kgf.m/cm2). La formula di calcolo è:
Nella formula: AKV(prova di impatto a bassa temperatura e ad alta temperatura a causa delle diverse temperature di prova)–lavoro assorbito quando il campione è rotto, Kgf.m (J);
S – l'area della sezione trasversale del fondo della tacca del campione, cm2.
La normale temperatura del test di impatto della temperatura è 20 ± 50 ° C; l'intervallo di temperatura del test di impatto a bassa temperatura è
Il mezzo di raffreddamento utilizzato nella prova d'urto a bassa temperatura è generalmente non tossico, sicuro, metallo non corrosivo e liquido o gas non solidificante alla temperatura di prova. Come l'etanolo assoluto (secondi), anidride carbonica solida (ghiaccio secco) o gas di atomizzazione di azoto liquido (nitrogeno liquido).