A234 与的碳钢比较

[河北圣天管件]A234 WPB与国内碳钢比较

A234 WPB与国内碳钢

二、国内管件用碳钢材料：

目前碳钢对焊管件，国内制造标准比较繁多，主要涉及国家标准GB12459、GB/T13401及行业标准，如：SH3408 、SH3409、HG/T21635 、HG/T21631以及电力、石油等行业标准，但从其使用材料的类别来分，不外乎两类，一类用于制造无缝管件的无缝钢管类，另一类用于制造焊缝管件的钢板类。最常用的这两类材料的标准见表1，其中用于碳钢对焊管件的典型材料为：GB8163-20#、GB5310-20G 及 GB3274-Q235A、Q235B，这几种材料的主要化学成份及机械性能标准要求见表2。

表1 .碳钢管件常用原材料标准

表2 管件常用原材料的化学成份及机械性能（标准值）

三.ASTM A234 Gr.WPB材料概况：

WPB材料是目前国际上最为常用的用于中、高温条件下的碳钢管件材料，其来源可以是钢管，如ASTM A106 Gr.C ，也可以是钢板，如ASTM A285 GR.C。其主要的化学成份及机械性能标准要求见表3。

表3 ASTM A234 GR.WPB化学成份及性能指标(标准值)

四、国产碳钢材料的实际供货参数：

我们通过对目前市场上最普及的宝钢、成都无缝及包头等几大钢材生产的无缝钢管（GB8163-20#），武钢、南钢产的中厚热轧碳钢板（GB3274- Q235A/B）的实际供货数值的进行了统计，具体统计结果见表4。

表4 几种常见无缝管及钢板化学成份及性能统计表（供货值）

注: 表中符号意义及单位同表2、表3

五、国产碳钢材料与ASTM A234 GR.WPB的比较：

表2及表3列出了国产碳钢材料及WPB的主要化学成份要求及机械性能指标，这些数据包含了标准材料的主要要求，也就是说，在目前国际、国内冶金水平条件下，只要能符合表2、表3的要求，其材料性能即可认为是符合相应标准的要求（表中未列的一些辅助要求，视同认为可以100%符合）同时也可认为国内、国外材料间除表2、表3所列项目外，其余要求可以认为是一致的，在此不作比较。

1 标准值与标准值的比较：

⑴化学成份的比较：

由表2、表3看出：国产类材料含C量为0.12---0.24%,完全符合WPB C≤0.3%的要求，国产原材料Mn：0.35—0.70%, 完全符合WPB Mn:：0.29—1.06%的要求，国产原材料:P、S: ≤0.045%也完全符合 WPB P≤0.05%、S≤0.058%的要求,Si含量国产原材料20#及20G与WPB要求完全符合。

Q235A及Q235B中Si的含量要求与WPB与相互交叉部分，不是完全一致，但由表4看出，在实际上供货数值中，Q235A及Q235B的含Si量均在0.16—0.22%之间，因此，对于实际上供货的Q235A、Q235B 材料，Si的含量也是与WPB相一致的。

由上看出：就标准规范来说，国产类碳钢材料在化学成份方面20#及20G与WPB完全相一致，Q235A、Q235B 除Si以外，其余也均与WPB一致，且Si的含量实际供货数值可以有选择地保证与WPB一致。

⑵性能指标的比较：

由上看出,尽管两类材料在化学成份要求上可以保持一致, 但由于国产碳钢材料中碳含量的实际供货

值( 0.13-0.22% )明显处于WPB要求的≤0.30%的下限值(尽管其处于要求范围内), 这就直接导致了在标准要求方面, 国产类材料强度要求的下限低于WPB的标准要求, 由表2、表3 可以看出, 除20G以外，国产类材料的抗拉强度下限标准值为375---410MPa, 屈服强度下限标准值为235Mpa，分别低于WPB标准规定的415MPa及240MPa的要求。但同时, 在材料塑性指标方面, 也正因为国产类材料含碳量低于WPB的要求，国产类材料延伸率（E%）的标准要求（≥20-26%）却完全高于WPB的标准指标(≥20%)

由上看出：就标准规范来说，国产类碳钢材料在性能指标方面的要求均低于WPB的要求。也正由于此，,致使国产类碳钢材料在众多的设计项目中,被判定不能替代WPB的使用。

综上,从标准规范比较得出结论:国产类碳钢材料20#、20G、 Q235A、Q235B与ASTM A234 WPB在化学成份方面是基本一致的（其中Q系列钢中Si含量需择选），而性能指标低于WPB的要求。

2 国产材料的供货指标值与WPB标准值的比较：

尽管从标准的角度来看，似乎国产材料无法替代WPB，但我们从国产材料的实际供货值来分析，仍可以寻找到一些具有实际替代价值的结论，由前分析，影响替代成立主要有两个方面：

⑴Q系列钢板中Si含量问题；

⑵所有国产材料性能标准指标低于WPB的标准要求。

通过比较表3及表4,我们可以看出：

⑴Q系列钢板中SI含量的实际供货值均在0.13—0.22%之间, 符合WPB SI≥0.1%的要求。

⑵国产类材

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不锈钢和碳钢螺栓在等级的划分与标识方法

不锈钢和碳钢螺栓在等级的划分与标识方法有区别： 碳钢螺栓的等级分为3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级，小数点前后的数字分别表示螺栓材料的公称抗拉强度和屈强比，例如：标记8.8级螺栓表示材料的抗拉强度达到800MPa,屈强比为0.8即其屈服强度达到800X0.8=640MPa； 不锈钢螺栓的等级分为45、50、60、70、80，材料主要分奥氏体A1、A2、A4，马氏体和铁素体C1、C2、C4，其表示方法例如A2-70，“--”前后分别表示螺栓材料和强度等级。 螺栓的材料和许用应力 (1)螺栓材料 常用材料：Q215、Q235、25和45号钢，对于重要的或特殊用途的螺纹联接件，可选用15Cr ，20Cr，40Cr，15MnVB，30CrMrSi等机械性能较高的合金钢。 (2)许用应力 螺纹联接件的许用应力与载荷性质(静、变载荷) 、联接是否拧紧，预紧力是否需要控制以及螺纹联接件的材料、结构尺寸等因素有关。精确选定许用应力必须考虑上述各因素，设计时可参照表11-4选择。 表11-4 螺栓、螺钉、螺柱、螺母的性能等级 3.6 4.6 4.8 5.6 5.8 6.8 8.8 (≤M16) 8.8 (＞M16) 9.8 10.9 12.9 螺栓、螺钉、螺柱抗拉强度极限 sb /MPa 公称 300 400 500 600 800 800 900 1000 1200 min 330 400 420 500 520 600 800 830 900 1040 1220 屈服强度极限 ss /MPa 公称 180 240 320 300 400 480 640 640 720 900 1080 min 190 240 340 300 420 480 640 660 720 940 1100 布氏硬度HB min 90 109 113 134 140 181 232 248 269 312 365 推荐材料 10 Q215 15

国内外特殊钢产业发展现状与工艺技术比较

国内外特殊钢产业发展现状与工艺技术比较 点击次数：9 发表时间：2013-5-31 13:25:38 所属分类：工作学习 一、现状研究 特殊钢是重大装备制造和国家重点工程建设所需的关键材料，是钢铁材料中的高技术含量产品，其生产和应用代表了一个国家的工业化发展水平。虽然中国已是名副其实的钢铁生产大国，但还不能称为钢铁强国，中国钢铁质量尤其是特殊钢质量水平还落后于日、美、欧等发达国家。 发展现代国防军工、高速铁路和电气化铁路、发展国产轿车制造业、油田开采设备换代、轴承行业装备换代、研制现代化的新型武器装备等，都需要高性能的特钢产品作为关键材料。在中国装备制造业升级换代时，也需要越来越多的特钢支持。从某种程度上来说，特钢行业将会成为中国经济发展的一个基础行业，其发展将直接影响中国其他关键行业的发展。因此高品质特殊钢成为国家“十二五”重点扶植的战略新兴产业中新材料之一。 1.特殊钢产业国际发展现状 全球优特钢年产量约8000万t，占粗钢总量10%左右。世界特殊钢生产主要集中在日、美、德、法、英、意大利、韩国和瑞典，这些国家特殊钢年产量550 0万t左右，约占世界特殊钢产量的70%。工业发达国家的特钢产量一般占15%~ 20%，其中瑞典比例最高，达50%，其次为德国22%，日本19%，意大利17%，韩国13%，中国仅为5%。 特殊钢产业总体水平最高的国家首推日本和德国。日本特钢产量占世界特钢产量的23%，达2300万t。德国特钢产量占据世界特钢产量的20%。其他一些发达国家在某些特殊钢品种上居领先地位，如瑞典是世界上“特殊钢比重”最高的国家，其OVAKO公司的轴承钢、山德维克公司的工模具钢在国际上具有很高的知名度；法国的不锈钢和精密合金、奥地利的工模具钢、美国和英国的高温合金都处于国际一流水平。 2.特殊钢产业国内发展现状

低碳钢和铸铁的拉伸实验

实验一 低碳钢和铸铁的拉伸实验 一、实验目的要求 １．测定低碳钢的流动极限S σ、强度极限b σ、延伸率δ、截面收缩率ψ和铸铁的强度极 限b σ。 ２．低碳钢和铸铁在拉伸过程中表现的现象，绘出外力和变形间的关系曲线（L F ?-曲 线）。 ３．比较低碳钢和铸铁两种材料的拉伸性能和断口情况。 二、实验设备和仪器 CMT5504/5105电子万能试验机、游标卡尺等 图1-1 CMT5504/5105电子万能试验机

三、拉伸试件 金属材料拉伸实验常用的试件形状如图所示。图中工作段长度l 称为标距，试件的拉伸变形量一般由这一段的变形来测定，两端较粗部分是为了便于装入试验机的夹头内。 为了使实验测得的结果可以互相比较，试件必须按国家标准做成标准试件，即d l 5=或d l 10=。 对于一般板的材料拉伸实验，也应按国家标准做成矩形截面试件。其截面面积和试件标距关系为A l 3.11=或A l 65.5=，A 为标距段内的截面积。 低碳钢拉伸 铸铁拉伸 图1-2 拉伸试件

四、实验原理和方法 1．低碳钢拉伸实验 低碳钢试件在静拉伸试验中，通常可直接得到拉伸曲线，如图1—3所示。用准确的拉 σ-曲线。首先将试件安装于试验机的夹头内，之后匀速缓伸曲线可直接换算出应力应变ε 慢加载(加载速度对力学性能是有影响的，速度越快，所测的强度值就越高)，试样依次经过弹性、屈服、强化和颈缩四个阶段，其中前三个阶段是均匀变形的。 图1-3 低碳钢拉伸曲线 OA段，没有任何残留变形。在弹性阶段，载荷与变形 (1) 弹性阶段是指拉伸图上的' 是同时存在的，当载荷卸去后变形也就恢复。在弹性阶段，存在一比例极限点A，对应的应σ，此部分载荷与变形是成比例的。 力为比例极限 p (2) 屈服阶段对应拉伸图上的BC段。金属材料的屈服是宏观塑性变形开始的一种标志，是由切应力引起的。在低碳钢的拉伸曲线上，当载荷增加到一定数值时出现了锯齿现象。这种载荷在一定范围内波动而试件还继续变形伸长的现象称为屈服现象。屈服阶段中一个重要的力学性能就是屈服点。低碳钢材料存在上屈服点和下屈服点，不加说明，一般都是指下 F，即试件发生屈服而力首次下降前的最屈服点。上屈服点对应拉伸图中的B点，记为 SU F，是指不计初始瞬时效应的屈服阶段中的最小力值，注意这里的大力值。下屈服点记为 SL 初始瞬时效应对于液压摆式万能试验机由于摆的回摆惯性尤其明显，而对于电子万能试验机或液压伺服试验机不明显。

不锈钢与碳钢

不锈钢 不锈钢（Stainless Steel）指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢，又称不锈耐酸钢。实际应用中，常将耐弱腐蚀介质腐蚀的钢称为不锈钢，而将耐化学介质腐蚀的钢称为耐酸钢。由于两者在化学成分上的差异，前者不一定耐化学介质腐蚀，而后者则一般均具有不锈性。不锈钢的耐蚀性取决于钢中所含的合金元素。不锈钢基本合金元素还有镍、钼、钛、铌、铜、氮等，以满足各种用途对不锈钢组织和性能的要求。不锈钢容易被氯离子腐蚀，因为铬、镍、氯是同位元素，同位元素（？）会进行互换同化从而形成不锈钢的腐蚀。 不锈钢的耐蚀性随含碳量的增加而降低，大多数不锈钢的含碳量均较低，最大不超过1.2%，有些钢的Wc（含碳量）甚至低于0.03%（如00Cr12）。不锈钢中的主要合金元素是Cr，只有当Cr含量达到一定值时，钢才有耐蚀性。因此，不锈钢一般Cr含量至少为10.5%。不锈钢中还含有Ni、Ti、Mn、N、Nb、Mo、Si、Cu等元素。 不锈钢常按组织状态分为：马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢、奥氏体-铁素体（双相）不锈钢及沉淀硬化不锈钢等。另外，可按成分分为：铬、铬镍、铬锰氮等不锈钢。 不锈钢是靠其表面形成的一层极薄而又坚固细密的稳定的富铬氧化膜(防护膜)。防止氧原子继续渗入继续氧化,而获得抗锈蚀能力。一旦有某种原因，这种薄膜受到不断的破坏，空气或液体中的氧原子就会不断地析离出来，形成疏松的氧化铁，金属表面也就受到不断的

锈蚀。不锈钢材料出现生锈现象，可能有以下几个原因：使用环境中存在氯离子；没有经过固溶处理；天生的晶间腐蚀。 钢的编号和表示方法：①用国际化学元素符号和该国的符号来表示化学成份，用阿拉伯字母来表示成份含量，如：中国、俄国12CrNi3； ②用固定位数数字来表示钢类系列或数字；如：美国、日本、300系、400系、200系；③用拉丁字母和顺序组成序号，只表示用途。 国内编号规则：①采用元素符号；②用途、汉语拼音，平炉钢：P、沸腾钢：F、镇静钢：B、甲类钢：A、T8：特8、GCr15：滚珠等；③合金钢、弹簧钢，如：20CrMnTi 60SiMn、（用万分之几表示C含量）；③不锈钢、合金工具钢（用千分之几表示C含量），如：1Cr18Ni9 千分之一（即0.1%C）；不锈C≤0.08% 如0Cr18Ni9，超低碳C≤0.03%；超低碳C≤0.03% 如00Cr17Ni13Mo。 美国钢铁学会是用三位数字来标示各种标准级的可锻不锈钢的。如某些较普通的奥氏体不锈钢是以201、304、316以及310为标记。SUS304对应0Cr18Ni9，SUS304L对应00Cr19Ni10 ，SUS316对应0Cr17Ni12Mo2，SUS316L对应00Cr17Ni14Mo2。 不论不锈钢板还是耐热钢板，奥氏体型的钢板的综合性能最好，既有足够的强度，又有极好的塑性同时硬度也不高，这也是它们被广泛采用的原因之一。奥氏体不锈钢没有磁性，一般加入18%的铬并含有一定的镍，以增加抗腐蚀性。铁素体具有磁性，铬元素是其主要的含量，比例为17%，这种材料具有很好的抗氧化性。 304不锈钢一般水中氯离子不超过25mg/L。

低碳钢、铸铁的拉伸试验

工程力学实验报告 实验名称： 试验班级： 实验组号： 试验成员： 实验日期：

一、试验目的 1、测定低碳钢的屈服点 σ，强度极限bσ，延伸率δ，断面收缩率ψ。 s 2、测定铸铁的强度极限 σ。 b 3、观察低碳钢拉伸过程中的各种现象（如屈服、强化、颈缩等），并绘制拉伸曲线。 4、熟悉试验机和其它有关仪器的使用。 二、实验设备 1．液压式万能实验机； 2．游标卡尺 三、设备简介 万能试验机简介 具有拉伸、压缩、弯曲及其剪切等各种静力实验功能的试验机称为万能材料试验机，万能材料试验机一般都由两个基本部分组成； 1、加载部分：利用一定的动力和传动装置强迫试件发生变形，从而使试件受到力的作用，即对试件加载。 2、测控部分：指示试件所受载荷大小及变形情况。 四、实验原理 低碳钢和铸铁是工程上最广泛使用的材料，同时，低碳钢试样在拉伸试验中所表现出的变形与抗力间的关系也比较典型。低碳钢的整个试验过程中工作段的伸长量与荷载的关系由拉伸图表示。做实验时，可利用万能材料试验机的自动绘图装置绘出低碳钢试样的拉伸图即下图中拉力F与伸长量△L的关系曲线。需要说明的是途中起始阶段呈曲线是由于试样头部在试验机夹具内有轻微滑动及试验机各部分存在间隙造成的。大致可分为四个阶段： σe

（1）弹性阶段（Ob段） 在拉伸的初始阶段，ζ-ε曲线（oa段）为一直线，说明应力与应变成正比，即满足胡克定理，此阶段称为线形阶段。线性段的最高点则称为材料的比例极限（ζ p ），线性段的直线斜率即为材料的弹性摸量E。 线性阶段后，ζ-ε曲线不为直线（ab段），应力应变不再成正比，但若在整个弹性阶段卸载，应力应变曲线会沿原曲线返回，载荷卸到零时，变形也完全 消失。卸载后变形能完全消失的应力最大点称为材料的弹性极限（ζ e ），一般对于钢等许多材料，其弹性极限与比例极限非常接近。 （2）屈服阶段（bc段） 超过弹性阶段后，应力几乎不变，只是在某一微小范围内上下波动，而应变却急剧增长，这种现象成为屈服。使材料发生屈服的应力称为屈服应力或屈服极 限（ζ s ）。 当材料屈服时，如果用砂纸将试件表面打磨，会发现试件表面呈现出与轴线成45°斜纹。这是由于试件的45°斜截面上作用有最大切应力，这些斜纹是由于材料沿最大切应力作用面产生滑移所造成的，故称为滑移线。 （3）强化阶段（ce段） 经过屈服阶段后，应力应变曲线呈现曲线上升趋势，这说明材料的抗变形能力又增强了，这种现象称为应变硬化。 若在此阶段卸载，则卸载过程的应力应变曲线为一条斜线（如d-d＇斜线），其斜率与比例阶段的直线段斜率大致相等。当载荷卸载到零时，变形并未完全消失，应力减小至零时残留的应变称为塑性应变或残余应变，相应地应力减小至零时消失的应变称为弹性应变。卸载完之后，立即再加载，则加载时的应力应变关系基本上沿卸载时的直线变化。因此，如果将卸载后已有塑性变形的试样重新进行拉伸实验，其比例极限或弹性极限将得到提高，这一现象称为冷作硬化。 在硬化阶段应力应变曲线存在一个最高点，该最高点对应的应力称为材料的 强度极限（ζ b ），强度极限所对应的载荷为试件所能承受的最大载荷F b 。 （4）局部变形阶段（ef段） 试样拉伸达到强度极限ζ b 之前，在标距范围内的变形是均匀的。当应力增 大至强度极限ζ b 之后，试样出现局部显著收缩，这一现象称为颈缩。颈缩出现

碳钢和不锈钢焊接

碳钢和不锈钢焊接 Prepared on 22 November 2020

普通Q235碳钢与不锈钢SUS304 可以直接焊接么，有什么缺陷和注意的么对结构是否会产生影响呢 Q235碳钢（珠光体钢）与不锈钢 SUS304（奥氏体钢——0Cr18Ni9）可以焊接。不过，焊接时除了注意金属本身物理、化学性能对焊接性带来的影响外，还应注意两种金属成分与组织上的差异对接头性能的影响。 两种母材自身的问题： 珠光体钢：冷裂纹、脆化等 奥氏体钢：热裂纹等 特殊问题：

（1）母材对焊缝的稀释，引起焊缝组织与性能的变化 珠光体钢母材的溶入，将稀释填充金属，引起其成分与组织的变化。（2）形成凝固过渡层 在靠近珠光体钢一侧熔合线的焊缝金属中，会形成一层与内部焊缝金属成分不同的过渡层。过渡层中的高硬度马氏体组织会使脆性增加，塑性显着降低，形成低塑性带，从而降低了焊接结构的可靠性。 （3）形成碳迁移过渡层 在焊接或焊后加热（热处理或高温运行）时，碳从珠光体母材通过熔合区向焊缝扩散，在靠近熔合区的珠光体母材

上形成一个软化的脱碳层，而在靠近熔合区的奥氏体焊缝中形成硬度较高的增碳层。 （4）接头应力状态复杂 局部加热引起的热应力、两种钢的热膨胀系数不同引起的残余应力（热处理无法消除此应力）。 焊接材料：焊条型号—— E310－16 或E310－15 焊接工艺要求： 1、焊接方法

用熔合比小的焊接方法，降低母材的稀释作用。带极堆焊、非熔化极气体保护焊，焊条电弧焊均可。 2、焊接参数 小直径焊条或焊丝，小电流、大电压、快速焊。 3、堆焊过渡层 焊接厚大焊件时，可在珠光体钢的坡口表面堆焊过渡层，过渡层用高铬镍奥氏体焊条或镍及镍合金电焊条（如 Ni307）。过渡层厚度一般为6～ 9mm。 4、焊接接头一般不焊后热处理。

低碳钢和铸铁拉伸和压缩试验

低碳钢和铸铁拉伸压缩实验报告 摘要：材料的力学性能也称为机械性质，是指材料在外力作用下表现的变形、破坏等方面的特性。它是由试验来测定的。工程上常用的材料品种很多，下面我们以低碳钢和铸铁为主要代表，分析材料拉伸和压缩时的力学性能。 关键字：低碳钢 铸铁 拉伸压缩实验 破坏机理 一．拉伸实验 1. 低碳钢拉伸实验 拉伸实验试件 低碳钢拉伸图 在拉伸实验中，随着载荷的逐渐增大，材料呈现出不同的力学性能：

低碳钢拉伸应力-应变曲线 （1）弹性阶段（Ob段） 在拉伸的初始阶段，ζ-ε曲线（Oa段）为一直线，说明应力与应变成正比，即满足胡克定理，此阶段称为线形阶段。线性段的最高点则称为材料的比例极限（ζ p ），线性段的直线斜率即为材料的弹性摸量E。 线性阶段后，ζ-ε曲线不为直线（ab段），应力应变不再成正比，但若在整个弹性阶段卸载，应力应变曲线会沿原曲线返回，载荷卸到零时，变形也完全 消失。卸载后变形能完全消失的应力最大点称为材料的弹性极限（ζ e ），一般对于钢等许多材料，其弹性极限与比例极限非常接近。 （2）屈服阶段（bc段） 超过弹性阶段后，应力几乎不变，只是在某一微小范围内上下波动，而应变却急剧增长，这种现象成为屈服。使材料发生屈服的应力称为屈服应力或屈服极 限（ζ s ）。 当材料屈服时，如果用砂纸将试件表面打磨，会发现试件表面呈现出与轴线成45°斜纹。这是由于试件的45°斜截面上作用有最大切应力，这些斜纹是由于材料沿最大切应力作用面产生滑移所造成的，故称为滑移线。 （3）强化阶段（ce段） 经过屈服阶段后，应力应变曲线呈现曲线上升趋势，这说明材料的抗变形能力又增强了，这种现象称为应变硬化。 若在此阶段卸载，则卸载过程的应力应变曲线为一条斜线（如d-d＇斜线），其斜率与比例阶段的直线段斜率大致相等。当载荷卸载到零时，变形并未完全消失，应力减小至零时残留的应变称为塑性应变或残余应变，相应地应力减小至零时消失的应变称为弹性应变。卸载完之后，立即再加载，则加载时的应力应变关系基本上沿卸载时的直线变化。因此，如果将卸载后已有塑性变形的试样重新进行拉伸实验，其比例极限或弹性极限将得到提高，这一现象称为冷作硬化。 在硬化阶段应力应变曲线存在一个最高点，该最高点对应的应力称为材料的 强度极限（ζ b ），强度极限所对应的载荷为试件所能承受的最大载荷F b 。 （4）局部变形阶段（ef段） 试样拉伸达到强度极限ζ b 之前，在标距范围内的变形是均匀的。当应力增 大至强度极限ζ b 之后，试样出现局部显著收缩，这一现象称为颈缩。颈缩出现后，使试件继续变形所需载荷减小，故应力应变曲线呈现下降趋势，直至最后在f点断裂。试样的断裂位置处于颈缩处，断口形状呈杯状，这说明引起试样破坏的原因不仅有拉应力还有切应力。 （5）伸长率和断面收缩率 试样拉断后，由于保留了塑性变形，标距由原来的L变为L1。用百分比表示的比值 δ=（L1-L）/L*100% 称为伸长率。试样的塑性变形越大，δ也越大。因此，伸长率是衡量材料塑性的指标。 原始横截面面积为A的试样，拉断后缩颈处的最小横截面面积变为A1，用百分比表示的比值

1、我国线材发展现状及工艺技术探索(文献综述)

我国线材发展现状及工艺技术探索 前言 近几年我国线材无论是生产能力还是消费水平均得到了快速发展，2007年我国线材实际产量已达7921万t，2008年尽管受到国际金融危机的影响，线材实际产量仍然增长到8024万t。目前我国已成为世界上最大的线材生产国，年产量己超过世界线材生产总量的三分之一，在线材生产规模不断扩大的同时，我国在线材生产技术进步、产品研发方面也取得了可喜成效。但是，在看到我国线材产业飞速发展的同时，也要清醒的看到我国线材产业目前仍然存在不少的问题；尤其是应该看到生产规模不断扩大与现有产品结构的不相适应，已成为困扰我国线材产业发展的主要问题，这也是造成我国线材产业处于生产能力相对过剩而高附加值产品实物质量仍落后于国外发达国家的根本原因。 总之，我国线材产业离科学发展、可持续发展的要求，离国民经济各用钢行业的需要，离发达产钢国的先进水平，还有相当大的距离。 1 线材轧机在国内外的发展动态 按钢种和用途，通常将线材分为两大类：即一般建筑和结构用线材<普通线材）及特殊用途专用线材。在我国线材消费中，一般建筑和结构用线材为最大的消费品种，其消费量占线材总消费量的70%左右，专用线材<指中高碳钢线材<硬线）、预应力钢丝及钢绞线专用线材、钢帘线用线材、易切削钢线材、冷镦钢线材、焊接材料用线材、弹簧钢线材、轴承钢线材、不锈钢线材等）线材消费量占线材总消费量的30%左右。 1.1 国内线材生产消费现状 线材是我国第二大钢材生产品种(第一大钢材生产品种为钢筋，年总产量已超过10000万t>，在国内钢铁产量中所占的比重一直较高，长期保持在16％--一19％。近几年国内线材产量基本与国内粗钢产量增长速度差不多，保持在20％的水平上。2007年我国线材生产量7921万t，进口6l万t，出口624万t，扣除库存变化因素，表观消费量约为7476万t，占钢材实际消费总量的18．02％。由于受全球金融危机的影响，2008年国内线材生产情况与2007年基本持平，全年总产量仅略增1．2％。从国内线材生产消费平衡看，目前国内线材产量已大于消费需要，从线材进出口情况来看，长期以来，线材一直是我国主要钢材出口品种，也是我国一直保持净出口状态的钢材品种，特别是近几年出口增长特别迅速。另外，普通线材属于低附加值产品，销售半径小(一般小于800km>，市场竞争激烈。线材生产应充分考虑区域承受能力，今后线材品种发展的重点是生产高强度硬线品种，提高线材的使用效率。 1.2 我国线材制品行业现状

低碳钢和铸铁在拉伸试验中的力学性能教学内容

低碳钢和铸铁在拉伸试验中的力学性能

低碳钢和铸铁在拉伸和压缩时的力学性能 根据材料在常温，静荷载下拉伸试验所得的伸长率大小，将材料区分为塑性材料和脆性材料。它是由试验来测定的。工程上常用的材料品种很多，下面我们以低碳钢和铸铁为主要代表，分析材料拉伸和压缩时的力学性能。 1、低碳钢拉伸实验 在拉伸实验中，随着载荷的逐渐增大，材料呈现出不同的力学性能： （1）弹性阶段 在拉伸的初始阶段，ζ-ε曲线为一直线，说明应力与应变成正比，即满足胡克定理，此阶段称为线形阶段。线性段的最高点则称为材料的比例极限（ζp ），线性段的直线斜率即为材料的弹性摸量E 。线性阶段后，ζ-ε曲线不为直线，应力应变不再成正比，但若在整个弹性阶段卸载，应力应变曲线会沿原曲线返回，载荷卸到零时，变形也完全消失。卸载后变形能完全消失的应力最大点称为材料的弹性极限（ζe ），一般对于钢等许多材料，其弹性极限与比例极限非常接近。 （2）屈服阶段 超过弹性阶段后，应力几乎不变，只是在某一微小范围内上下波动，而应变却急剧增长，这种现象成为屈服。使材料发生屈服的应力称为屈服应力或屈服极限（ζs ）。当材料屈服时，如果用砂纸将试件表面 1 打磨，会发现试件表面呈现出与轴线成45°斜纹。这是由于试件的45°斜截面上作用有最大切应力，这些斜纹是由于材料沿最大切应力作用面产生滑移所造成的，故称为滑移线。 （3）强化阶段 经过屈服阶段后，应力应变曲线呈现曲线上升趋势，这说明材料的抗变形能力又增强了，这种现象称为应变硬化。若在此阶段卸载，则卸载过程的应力应变曲线为一条斜线，其斜率与比例阶段的直线段斜率大致相等。当载荷卸载到零时，变形并未完全消失，应力减小至零时残留的应变称为塑性应变或残余应变，相应地应力减小至零时消失的应变称为弹性应变。卸载完之后，立即再加载，则加载时的应力应变关系基本上沿卸载时的直线变化。因此，如果将卸载后已有塑性变形的试样重新进行拉伸实验，其比例极限或弹性极限将得到提高，这一现象称为冷作硬化。 在硬化阶段应力应变曲线存在一个最高点，该最高点对应的应力称为材料的强度极限（ζb ），强度极限所对应的载荷为试件所能承受的最大载荷 Fb 。 （4）局部变形阶段 试样拉伸达到强度极限ζb 之前，在标距范围内的变形是均匀的。当应力增大至强度极限ζb 之后，试样出现局部显著收缩，这一现象称为颈缩。颈缩出现后，使试件继续变形所需载荷减小，故应力应变曲 2

碳钢、玻璃钢、不锈钢材料及容器比较

三大材质比较 一、碳钢 1、定义： 主要指碳的质量分数小于2.11%而不含有特意加入的合金元素的钢。有时也称为普碳钢或碳素钢。 碳钢也叫碳素钢，指含炭量小于2.11%的铁碳合金。 碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷。 碳钢耐压强度为0.6MPa。 2、优点： 冶炼工艺较简单，成本低，压力加工性能好，切削加工性能好，综合力学性能好。 3、缺点： 淬透性低，回火抗力差，强度较低，无特殊性能。一般碳钢中含碳量较高则硬度越大，强度也越高，但塑性较低。易生锈。 二、玻璃钢性能 1、定义： 玻璃钢（FRP）亦称作GRP，即纤维强化塑料，一般指用玻璃纤维增强不饱和聚脂、环氧树脂与酚醛树脂基体。以玻璃纤维或其制品作增强材料的增强塑料，称谓为玻璃纤维增强塑料，或称谓玻璃钢。2缺点： 弹性模量低：弹性模量比木材大两倍，但比钢（E=2.1×106）小10倍，因此在产品结构中常感到刚性不足，容易变形。

长期耐温性差：不能在高温下长期使用，在50℃以上强度就明显下降，一般只在100℃以下使用。 老化现象：对于塑料而言都存在老化现在。在紫外线、风沙雨雪、化学介质、机械应力等作用下容易导致性能下降。 层间剪切强度低：层间剪切强度是靠树脂来承担的，所以很低。可以通过选择工艺、使用偶联剂等方法来提高层间粘结力，最主要的是在产品设计时，尽量避免使层间受剪。 3、优点 电性能好：是优良的绝缘材料，用来制造绝缘体。高频下仍能保护良好介电性。微波透过性良好，已广泛用于雷达天线罩。 热性能良好：FRP热导率低，室温下为1.25~1.67kJ/（m·h·K），只有金属的1/100~1 /1000，是优良的绝热材料。在瞬时超高温情况下，是理想的热防护和耐烧蚀材料，能保护宇宙飞行器在2000℃以上承受高速气流的冲刷。 工艺性优良：工艺简单，可以一次成型。 耐腐蚀性能良好：FRP是良好的耐腐材料，对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐以及多种油类和溶剂都有较好的抵抗能力。 三、不锈钢性能 1、定义： 指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢，又称不锈耐酸钢。实际应用中，常将耐弱腐蚀介质腐蚀的钢称为不锈钢，而将耐化学介质腐蚀的钢称为耐酸钢。由于两者在

建筑用钢的生产现状

建筑用钢的生产现状 2005年,中国钢产量已高达3.49亿t、钢材产量达3.71亿t,其中建筑用钢材占全国钢材消费总量的55%以上[1]。在目前中国经济发展阶段中,国家的基础设施建设(包括交通建设、城镇化建设、住房建设和农村基础设施建设等)仍会蓬勃地开展,建筑用钢材在短期内不会有较大变化。分析和研究建筑用钢材的需求现状和发展趋势,以及对钢铁工业发展的重大影响,科学评价钢材消耗结构状况,无疑是一项十分有意义的工作。 我们先认识一下建筑钢材建筑钢材通常可分为钢结构用钢和钢筋混凝土结构用钢筋。钢结构用钢主要有普通碳素结构钢和低合金结构钢。建筑钢材品种有型钢、铜管和钢筋。型钢中有角钢、工字钢和槽钢。钢筋混凝土结构用钢筋，按加工方法可分为：热轧钢筋、热处理钢筋、冷拉钢筋、冷拔低碳钢丝和钢绞线管；按表面形状可分为光面钢筋和螺纹；按钢材品种可分为低碳钢、中碳钢、高碳钢和合金钢等。我国钢筋强度可分为I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V 五类级别。 1 建筑用钢材的现状分析 建筑用钢包括线材、棒材(主要指钢筋)、板材、型钢、钢管和涂镀层板等品种。当前,国内的基础设施建设仍是以钢筋、混凝土为主要材料,多年来线材和钢筋也一直是建筑用钢材中消费量最大的品种。 1.1 房地产业在建筑业的发展中成为用钢材大户 建筑业是国民经济建设中的重要产业之一,国内城镇化建设和住房建设的加快势必会推动建筑业的发展,提高人建房约30亿m2。随着国民经济和第三产业的发展、人民生活水平的提高和国家安居工程的实施,预计中国在今后几年内的城镇住宅建设每年可达1.6亿m2以上,农村及其他个人住宅建设每年在6亿m2以上,宾馆、饭店、写字楼、商店及其它公用建设等每年约2亿m2左右,工业厂房及其它建筑约6亿m2左右。建筑业的迅速发展促使房地产业成为耗用钢材的大户。 1.2 钢材用量在钢结构建筑的发展中大幅度提高 随着科学技术的进步和人们生活水平的提高,国内钢结构建筑得到了快速的发展,特别是大型场馆和工业建筑采用钢结构业已成为发展趋势。大跨度钢结构研发的成功,多种类型的H型钢产能的扩张,为钢结构的应用提供了物质基础;建筑设计在理论和实践的结合上不断取得新成就,也为钢结构的广泛应用起到了积极的促进作用。 1.3 钢材应用领域在优质钢材的研发中迅速拓展 大口径和高拉力的高质量钢丝绳为大跨度斜拉索桥的建设提供了可靠的技术保证;耐候钢、耐高温钢材、不锈钢品种的开发和生产量的增加,为国内高建筑用钢材的消费量。据统计,中国每年的房屋施工面积在15亿m2以上,农村及其他个层建筑、铁路和交通建设用钢增添光彩;合金钢和低合金钢品种的开发,也进一步为钢铁产品拓宽了应用领域。 2 建筑用钢材存在的主要技术问题 多年来,中国一直沿用质量较低的II级钢筋。在生产制造、建筑设计和建筑施工单位也在使用一些老的标准。为加速钢铁产品的升级换代,促进建筑领域的科技进步,建设部于2005年提出了推动Ⅲ级钢筋的使用要求。Ⅲ级钢筋因加入了钒、铌、钛等合金元素而具有强度高、韧性好和焊接性能优良等特点。

普通钢与不锈钢

普通钢与不锈钢(焊接) 普通Q235碳钢与不锈钢SUS304 可以直接焊接么，有什么缺陷和注意的么？对结构是否会产生影响呢？ 港口设备，相对环境比较恶劣，非常容易腐蚀，需要焊接普通Q235碳钢与不锈钢SUS304，对 Q235碳钢（珠光体钢）与不锈钢SUS304（奥氏体钢——0Cr18Ni9）可以焊接。不过，焊接时除了注意金属本身物理、化学性能对焊接性带来的影响外，还应注意两种金属成分与组织上的差异对接头性能的影响。 两种母材自身的问题： 珠光体钢：冷裂纹、脆化等 奥氏体钢：热裂纹等 特殊问题： （1）母材对焊缝的稀释，引起焊缝组织与性能的变化 珠光体钢母材的溶入，将稀释填充金属，引起其成分与组织的变化。 （2）形成凝固过渡层 在靠近珠光体钢一侧熔合线的焊缝金属中，会形成一层与内部焊缝金属成分不同的过渡层。过渡层中的高硬度马氏体组织会使脆性增加，塑性显著降低，形成低塑性带，从而降低了焊接结构的可靠性。 （3）形成碳迁移过渡层

在焊接或焊后加热（热处理或高温运行）时，碳从珠光体母材通过熔合区向焊缝扩散，在靠近熔合区的珠光体母材上形成一个软化的脱碳层，而在靠近熔合区的奥氏体焊缝中形成硬度较高的增碳层。 （4）接头应力状态复杂 局部加热引起的热应力、两种钢的热膨胀系数不同引起的残余应力（热处理无法消除此应力）。 焊接材料：焊条型号—— E310－16 或E310－15 焊接工艺要求： 1、焊接方法 用熔合比小的焊接方法，降低母材的稀释作用。带极堆焊、非熔化极气体保护焊，焊条电弧焊均可。 2、焊接参数 小直径焊条或焊丝，小电流、大电压、快速焊。 3、堆焊过渡层 焊接厚大焊件时，可在珠光体钢的坡口表面堆焊过渡层，过渡层用高铬镍奥氏体焊条或镍及镍合金电焊条（如Ni307）。过渡层厚度一般为6～9mm。 4、焊接接头一般不焊后热处理。

我国电炉炼钢的发展现状与前景

我国电炉炼钢的发展现状与前景 现代炼钢流程主要是转炉流程和电炉流程。2004年世界粗钢产量达10.548亿t，其中转炉钢66452万t，占63%，电炉钢35652万t，占33.8%。我国钢产量27470万t，其中转炉钢23271万t，占85.72%，电炉钢4167.1万t，仅占15.17%。 笔者在此分析了我国不同时期电炉钢比例逐年下降的原因，讨论了为什么要重视电炉钢的发展，指出了在目前我国废钢资源及电力紧缺的条件下，发展电炉炼钢的方法及技术措施，认为目前应考虑对发展我国现代电炉炼钢的第二轮投资。 国外电炉炼钢的发展情况 自上世纪中叶至今，尽管转炉炼钢技术取得了长足的进步。但世界电炉钢比例不断增长，从1950年的7.3％增长到2004年的33.8％。 电炉钢比例的增长，主要是由于跟高炉转炉长流程相比，电炉炼钢具有固定投资小，消耗铁矿石，焦炭，水等资源少，占地面积小，可比能耗低，对环境污染少，工厂可接近资源产地及市场，启动及停炉灵活等优点，符合全球可持续发展要求。 本世纪前四年，世界上年产钢500万吨以上的主要产钢国家各国粗钢产量稳步增长，电炉钢比例不同国家有增有减，总体上有所降低，从2001年至2003年电炉钢的比例从35%下降至33.1%。2004年虽然粗钢产量增长迅速，但世界电炉钢比例从33.1%上升至33.8%。我国现代电炉炼钢的发展情况 我国现代电炉炼钢始于1993年原冶金部和上海市在上海召开的“当代电炉流程和电炉工程问题研讨会”（以下简称第一次上海会议）。由于各级政府部门引导，支持钢铁企业进行了对现代电炉流程的一轮投资，依靠引进国外现代电炉流程先进技术，在我国建成了一批“三位一体”或“四位一体”的先进电炉流程。 从1993年至今，我国电炉钢生产的发展可分为三个阶段。 在1993年至2000年这一阶段，我国电炉钢产量在1800~2000万t波动，电炉钢比例逐年下降，从23.2%下降至15.7%。这是由于一方面淘汰了大量落后的小电炉，使得我国电炉钢产量下降，另一方面新投产的大电炉产量还是不够高，致使电炉钢产量在一个水平线上波动，另外由于转炉钢产量的迅速增长，电炉钢产量增长比较慢，致使电炉钢比例下降，但这也正好说明“第一次上海会议”的意义及影响，如果没有1993年的“第一次上海会议”，在小电炉大量被淘汰的情况下，2000年我国电炉钢的比例恐怕还会低很多。 从2000年至2003年，在世界电炉钢比例有所下降的同时，我国电炉钢比例却走出了低谷有所回升。从2000年的15.7％上升到2003年的17.6％。电炉钢比例回升说明在这一阶段，虽然全国钢产量迅速增长，但电炉钢增长的速度比钢总量增长的速度更快。 在2001-2003年间，我国钢生产迅速发展，年增长速率达20~22%，远高于世界同期增长速度。电炉钢增长速度更高，达27-28%，电炉钢比例回升了约2个百分点。

低碳钢和铸铁在拉伸和压缩时的力学性能

低碳钢和铸铁在拉伸和压缩时的力学性能根据材料在常温，静荷载下拉伸试验所得的伸长率大小，将材料区分为塑性材料和脆性材料。它是由试验来测定的。工程上常用的材料品种很多，下面我们以低碳钢和铸铁为主要代表，分析材料拉伸和压缩时的力学性能。 1.低碳钢拉伸实验 在拉伸实验中，随着载荷的逐渐增大，材料呈现出不同的力学性能：（1）弹性阶段 在拉伸的初始阶段，σ-ε曲线为一直线，说明应力与应变成正比，即满足胡克定理，此阶段称为线形阶段。线性段的最高点则称为材料的比例极限（σp），线性段的直线斜率即为材料的弹性摸量E。线性阶段后，σ-ε曲线不为直线，应力应变不再成正比，但若在整个弹性阶段卸载，应力应变曲线会沿原曲线返回，载荷卸到零时，变形也完全消失。卸载后变形能完全消失的应力最大点称为材料的弹性极限（σe），一般对于钢等许多材料，其弹性极限与比例极限非常接近。（2）屈服阶段 超过弹性阶段后，应力几乎不变，只是在某一微小范围内上下波动，而应变却急剧增长，这种现象成为屈服。使材料发生屈服的应力称为屈服应力或屈服极限（σs）。当材料屈服时，如果用砂纸将试件表面

打磨，会发现试件表面呈现出与轴线成45°斜纹。这是由于试件的45°斜截面上作用有最大切应力，这些斜纹是由于材料沿最大切应力作用面产生滑移所造成的，故称为滑移线。 （3）强化阶段 经过屈服阶段后，应力应变曲线呈现曲线上升趋势，这说明材料的抗变形能力又增强了，这种现象称为应变硬化。若在此阶段卸载，则卸载过程的应力应变曲线为一条斜线，其斜率与比例阶段的直线段斜率大致相等。当载荷卸载到零时，变形并未完全消失，应力减小至零时残留的应变称为塑性应变或残余应变，相应地应力减小至零时消失的应变称为弹性应变。卸载完之后，立即再加载，则加载时的应力应变关系基本上沿卸载时的直线变化。因此，如果将卸载后已有塑性变形的试样重新进行拉伸实验，其比例极限或弹性极限将得到提高，这一现象称为冷作硬化。 在硬化阶段应力应变曲线存在一个最高点，该最高点对应的应力称为材料的强度极限（σb），强度极限所对应的载荷为试件所能承受的最大载荷Fb。 （4）局部变形阶段 试样拉伸达到强度极限σb之前，在标距范围内的变形是均匀的。当应力增大至强度极限σb之后，试样出现局部显著收缩，这一现象称为颈缩。颈缩出现后，使试件继续变形所需载荷减小，故应力应变曲

金属材料发展现状及展望

重庆科技学院 金属材料工程导论课 程论文 题目：金属材料发展现状及展望 姓名袁建 学号43 班级金材普11-01 成绩

金属材料发展现状及展望 ---金材普2011-01 袁建[摘要]材料对社会、经济及科学技术活动的影响面大和带动力强,u人类 文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。现代社会种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础，金属材料的发展前景如何，不仅对相关行业有着重大影响，甚至对整个社会有着密切的关系。本文对金属材料的发展现状和未来的发展前景做了简要的叙述。 [关键词]金属材料研发前景发展趋势 1 前言 能源、信息、材料是社会发展的三大支柱，而材料又主要分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料，这其中金属材料是人类历史上系统的应用研究时间最长，在目前应用也较为广泛的一种重要材料。金属材料在人类历史上一直扮演着重要的角色，这是由其自身性质决定的，金属材料具有高弹性模量、高韧性和强度硬度较高等优点，同时金属材料来源广泛，种类繁多和加工技术相对成熟等优异的特性，这些优点都决定了金属材料在材料领域中占有极其重要的地位。随着现代金属材料科学的不断发展，金属材料在机械制造业、国防领域、航空航天、建筑业、农业、矿业资源、电子信息等领域，有明显的性价比优势和广阔的市场。 2 .1 钢铁材料发展 钢铁材料是国民经济的重要基础，在整个材料大家庭中始终占据着重要的地位。随着国民经济的不断发展和科技的更新，当的份额。未来不锈钢的趋势发展主要集中在加强发挥其自身优势，使其能具有在特殊条件下使用的特殊性能不锈钢，同时如何降低其研发生产成本，也是未来的一个方向。 此外，钢铁材料的新需求和新技术也在不断地出现。特别是在能源工业、交通运输、航空技术对新型钢铁材料的社会需求。由于要有新的产品产出，所以就会带动产生新的技术。超纯净钢生产工艺就是其中的一种。随着钢铁生产工艺的技术进步与生产装备的进一步完善。对于连铸质量，围绕无缺陷连铸坯的生产，重点解决以下技术困难：(1) 高碳钢连铸的中心偏析与疏松缺陷；(2) 包晶钢、含Ti不锈钢的表面质量控制；(3) 卷渣造成的大型夹杂物控制技术；(4)铸坯质量的准确预报与表面修磨技术。实现上述目标，钢铁厂今后将会大力推广并不断优化铁水预处理、全自动转炉吹炼、二次精炼、保护浇注和无缺陷连铸等重大新工艺技术。高性能、高精度连轧工艺技术轧钢工艺的发展主要围绕“三高”技术开展：(1)高性能：通过采用控轧控冷(又称形变热机械处理)工艺，控制钢材的组织结构，提高钢材的性能，特别是强度、韧性指标；(2)高精度：除了精确控制轧材的尺寸精度外，进一步减小长型材的椭圆度和提高板材的板形控制精度及表面质量；(3)高效率：包括进一步提高连轧机的轧制速度和轧机作业率，大幅度提高连轧机组的生产效率。 2．2 有色金属材料发展 随着金属材料科学技术的发展，有色金属材料会逐步向性能高，精度高、能耗低向发展。目前有色金属材料在性能上获得了长足的进步，我国

低碳钢和铸铁扭转实验

实验编号3 低碳钢和铸铁扭转实验 低碳钢和铸铁扭转破坏试验 一、概述 工程中有许多承受扭转变形的构件，了解材料在扭转变形时的力学性能，对于构件的合理设计和选材是十分重要的。材料在扭转变形下的力学性能只能通过试验来测定；扭转变形是构件的基本变形之一。因此扭转试验也是材料力学基本实验之一。 二、实验目的 1、测定低碳钢的剪切屈服极限τs，及低碳钢铸铁的剪切强度极限τ b 2、铸铁的抗扭强度极限τb 3、观察、比较分析两种材料在扭转过程中变形和破坏形式。 4、学习自动绘制T－υ曲线及微机控制电子扭转实验机、扭角仪的操作 三、实验设备和仪器 1、微机控制电子扭转实验机 2、游标卡尺 3、低碳钢和铸铁圆形扭转试件 四、试件 扭转试验所用试件与拉伸试件的标准相同，一般使用圆形试件，d0=10mm，标距l0=50mm或100mm,平行长度l为70mm或120mm。其它直径的试样，其平行长度为标距长度加上两倍直径。为防止打滑，扭转试样的夹持段宜为类矩形，如图3-1所示。 图3-1 五、实验原理 扭转试验是材料力学试验最基本、最典型的试验之一。进行扭转试验时，把试件两夹持端分别安装于扭转试验机的固定夹头和活动夹头中，开启试验机，试件便受到了扭转荷载，试件本身也随之产生扭转变形。扭转试验机上可以直接读出扭矩M和扭转角υ，同时试验机也自动绘出了M—υ曲线图，一般υ是试验机两夹头之间的相对扭转角。扭转试验的标准是GB/T10128-1988。

因材料本身的差异，低碳钢扭转曲线有两种类型，如图3-2所示。扭转曲线表现为弹性、屈服和强化三个阶段，与低碳钢的拉伸曲线不尽相同，它的屈服过程是由表面逐渐向圆心扩展，形成环形塑性区。当横截面的应力全部屈服后，试件才会全面进入塑性。在屈服阶段，扭矩基本不动或呈下降趋势的轻微波动，而扭转变形继续增加。当首次扭转角增加而扭矩不增加（或保持恒定）时的扭矩为屈服扭矩，记为M s；首次下降前的最大扭矩为上屈服扭矩，记为M su；屈服阶段中最小的扭矩为下屈服扭矩，记为M sL（不加说明时指下屈服扭矩）。对试件连续施加扭矩直至扭断，从试验机扭矩标识上读得最大值。考虑到整体屈服后塑性变形对应力分布的影响，低碳钢扭转屈服点和抗扭强度理论上应按下式计算。 τs=M s/Wρτb=M b/Wρ 图3-2低碳钢图3-3铸铁 铸铁试件扭转时，其扭转曲线不同于拉伸曲线，它有比较明显的非线性偏离，见图（3-3）。但由于变形很小就突然断裂，一般仍按弹性公式计算铸铁的抗扭强度，即 τb=M b/Wρ 圆形试件受扭时，横截面上的应力应变分布如图3-4b、c所示。在试件表面任一点，横截面上有最大切应力τ，在与轴线成±45的截面上存在主应力σ1=τ，σ3=-τ（见图3-4a）。低碳钢的抗剪能力弱于抗拉能力，试件沿横截面被剪断。铸铁的抗拉能力弱于抗剪能力，试件沿与σ1正交的方向被拉断。 图3-4 六、实验步骤 1．开机：试验机——>打印机——>计算机 注意：每次开机后，最好要预热10分钟，待系统稳定后，再进行试验

铜_钢异种金属焊接的研究现状和进展

[8]　李存洲.激光深熔焊热场的数值模拟研究[D].北京:北 京航空航天大学,2004. 　[9]　Tail or G A,Hughes M,Pericleous K.The app licati on of three di m ensi on finite volu me method t o the modeling of welding phenomena[A].Modeling of casting,welding and advanced s olidificati on p r ocess I X[C].San D iego:Prter. Sah m R,2002.852-859. [10]　ChargW S,Na S J.A study on the p redicti on of the laser weld shape with vary heat s ource equati ons and the ther mal dist orti on of a s mall structure in m icr o-j oining[J].Jour2 nal of M aterials Pr ocessing Technol ogy,2002,120(1): 208-214. (收稿日期　2006　10　23) 作者简介:　熊智军,1981年出生,硕士研究生。主要研究方向为焊接方法与机电一体化。 铜-钢异种金属焊接的研究现状和进展 北京工业大学材料学院(100022) 高　禄　栗卓新　李国栋　李　红 摘要　综述了国内外铜-钢异种金属焊接的可行性、焊接方法及焊接接头组织性能方面的研究现状。分析了铜-钢焊接过程中存在的热裂纹和铜渗透裂纹等问题。介绍了多种实现铜-钢焊接的方法及每种方法的特点和应用范围。冷金属过渡焊接是一种比较新的焊接方法,具有广阔的应用前景。对铜-钢焊接接头结合机理方面的研究多集中于对青铜和钢焊接后的接头组织,对于紫铜与钢的焊接还需进一步探讨。 关键词:　铜-钢焊接　焊接方法　接头性能 RESEARCH STATUS AND D EVELO P M ENT O F CO PPER-STEEL W ELD I NG Beijing University of Technol ogy Gao L u,L i Zhuox i n,L i Guodong,L i Hong Abstract　The weldability,welding method and welded j oint p r operty of copper-steel welding at home and abr oad were p resented,and the existing p r oble m s such as hot crack,copper os motic crack and etc.were discussed,and a l ot of welding p r ocesses of copper t o steel were intr oduced and their characteristics and app licati ons were als o revie wed.It is showed that cold metal transfer welding is a ne w method and it has a wide p r om ising app licati on.Researches on the bonding mechanis m are mainly focusing on the m icr ostructure of br onze-steel welded j oint,s o further study and exp l orati on are needed on bonding mechanis m of copper-steel welding. Key words:　copper-steel weld i n g,　weld i n g m ethod,　jo i n t property 0　前 言 随着经济的迅速发展和科学技术的不断进步,新材料、新工艺、新设备不断涌现,对零部件的性能提出了更高的要求。采用钢和铜复合零部件,因在性能与经济上优势互补,具有广阔的应用前景,如在转炉炼钢工程的氧气管道需要采用T2铜管和不锈钢管焊接[1],新一代航空发动机采用铬青铜与双相不锈钢电子束焊接[2],弹带上钢与纯铜的熔敷扩散焊等[3]。文中对铜 -钢焊接的可行性和研究现状进行了综述。 1　铜-钢焊接的主要特点 在铜-钢焊接中,铜与铁的熔点、导热系数、线膨胀系数和力学性能等都有很大的不同[4],容易在焊接接头中产生应力集中,导致各种焊接裂纹。另一方面,铜与钢的原子半径、晶格类型、晶格常数及原子外层电子数目等都比较接近,且铜与铁属于在液态时无限互溶,在固态下,虽为有限固溶,但并不形成脆性金属间