Waarom zijn sommige metalen bestand tegen extreme omgevingen terwijl andere het laten afweten? Inzicht in de prestaties van metaalmaterialen is de sleutel tot het kiezen van het juiste materiaal voor uw toepassing. Dit artikel onderzoekt de fysische, chemische en mechanische eigenschappen die het gedrag van metalen onder verschillende omstandigheden bepalen. Lees meer over factoren zoals elasticiteit, corrosiebestendigheid en treksterkte en ontdek hoe deze eigenschappen de materiaalselectie beïnvloeden bij engineering en productie.
De selectie van materialen is voornamelijk gebaseerd op de prestaties van metalen materialen.
De eigenschappen van metalen materialen kunnen worden ingedeeld in twee categorieën: verwerkingsprestaties en gebruiksprestaties.
Serviceprestaties hebben betrekking op hoe metalen onderdelen presteren onder werkelijke gebruiksomstandigheden.
De prestaties van metalen materialen bepalen het toepassingsgebied.
Deze prestatie omvat fysieke, chemische en mechanische eigenschappen.
De fysische eigenschappen van metaal worden gekarakteriseerd door het gedrag onder invloed van kracht, warmte, licht en elektriciteit.
Zie Tabel 1 voor de belangrijkste fysieke prestatie-indicatoren.
Tabel 1 fysische eigenschappen van metalen
| Naam en symbool | Berekeningsformule of uitdrukkingsmethode | Betekenis en beschrijving |
| Elastische modulus E (MPa) |  Waar:σ - spanning, MPa; ξ - stam,%; F-trekkracht, N; Lo - oorspronkelijke lengte van het monster, mm; S0 - oorspronkelijke dwarsdoorsnede van het monster, mm²; Δ L - absolute rek, mm. | In het bereik van elastische vervorming wordt de verhouding tussen spanning en rek elasticiteitsmodulus genoemd, die het vermogen van materialen weergeeft om elastische vervorming te weerstaan. De numerieke waarde geeft de moeilijkheid van elastische vervorming van het materiaal weer en is gelijk aan de spanning die nodig is om het materiaal een elastische vervorming per eenheid te laten produceren. Voor onderdelen met kleine elastische vervorming die nodig zijn in technische toepassingen, moeten materialen met een hoge elasticiteitsmodulus worden gekozen. De elasticiteitsmodulus kan worden gemeten met een trekproef. |
| Afschuifmodulus G (MPA) |  Waar: d。 Monsterdiameter, mm; L0 - Lengte monsterlengte, mm; M-koppel, n - mm; Φ- Torsiehoek, (°). | In het bereik van elastische vervorming wordt de verhouding tussen schuifspanning en schuifrek schuifmodulus genoemd. Het is een materiaalconstante die het vermogen van een materiaal om afschuifspanning te weerstaan weergeeft. In isotrope materialen heeft het de volgende relatie met de elasticiteitsmodulus E en de verhouding van Poisson: G = E / [2 (1 + V). Torsietests worden vaak gebruikt in het laboratorium om de afschuifmodulus van materialen te bepalen. |
| Poisson's ratio v |  Waar: ξ1 - longitudinale rek,%; ξ2 - dwarsrek,%. | Onder invloed van gelijkmatig verdeelde axiale spanning en binnen de proportionele grens van elastische vervorming, wordt de absolute waarde van de verhouding tussen transversale rek en longitudinale rek de verhouding van Poisson genoemd, ook wel transversale vervormingscoëfficiënt genoemd. Voor isotrope materialen is deze waarde een constante binnen het proportionele grensbereik van elastische vervorming. Buiten dit bereik verandert deze waarde met de gemiddelde spanning en het gebruikte spanningsbereik en wordt niet langer Poisson's ratio genoemd. Voor anisotrope materialen zijn er meerdere Poisson's ratio's. De Poisson verhouding van gewone koolstofstalen materialen is 0,24 ~ 0,28. De Poisson's ratio heeft de volgende relatie met elasticiteitsmodulus E en afschuifmodulus G:v=E/2G-1. |
| Dichtheid ρ (t / m3) | P=m/v Waar: m-massa van het object, t1; V - volume van het object, m3. | Geeft de massa per volume-eenheid metaal weer. De dichtheid van verschillende metalen materialen is verschillend en de dichtheidswaarde van het materiaal is direct gerelateerd aan het gewicht en de compactheid van de onderdelen die ervan gemaakt zijn. |
| Smeltpunt tR (℃) | – | De temperatuur waarbij de kristallijne toestand en de vloeibare toestand van een stof in evenwicht naast elkaar bestaan, wordt het smeltpunt genoemd. Het smeltpunt van het kristal is gerelateerd aan de druk. Onder een bepaalde druk is het smeltpunt van het kristal hetzelfde als het vriespunt. Het smeltpunt is een van de belangrijke uitgangspunten voor de formulering van specificaties voor het warmverwerkingsproces van materialen. Voor amorfe materialen zoals glas is er geen smeltpunt, maar alleen een bereik voor de verwekingstemperatuur. |
| Naam en symbool | Berekeningsformule of uitdrukkingsmethode | Betekenis en beschrijving |
| Specifieke warmtecapaciteit C [J / (kg - K)] |  Waar: dQ / dT - warmtecapaciteit, J / K; m-massa, kg. | De warmte die door een voorwerp per massa-eenheid per 1 ℃ toename wordt geabsorbeerd of de warmte die per 1 ℃ afname wordt afgegeven, wordt de specifieke warmtecapaciteit van de stof. Het is een belangrijke procesparameter voor het formuleren van de specificatie van het hete verwerkingsproces van het materiaal. |
| Warmtediffusie a (m²/s） |  Waar: λ - warmtegeleidingsvermogen, w / (m - K); Cp - specifieke constante druk warmtecapaciteit, J / (kg - K); ρ - Dichtheid, kg / m3. | Het is een fysische grootheid die de temperatuurhomogenisatiesnelheid in een object met ongelijke temperatuur weergeeft en de snelheidsvariatiekarakteristieken van het onstabiele warmtegeleidingsproces weergeeft. |
| Warmtegeleidingsvermogen [W / (m - K)] |  Waar: q - warmtestroomdichtheid, w / m2;dt / dn - de temperatuurgradiënt in de normale faserichting van een interface, en het minteken is de temperatuurdalingsrichting; λ - warmtegeleidingsvermogen, W / (m - K). | De fysische grootheid die de thermische geleidbaarheid van een metalen materiaal karakteriseert. Wanneer het temperatuurverschil langs de lengte-eenheid van de warmtestroomrichting 1 ° C per tijdseenheid is, wordt de toelaatbare warmte per oppervlakte-eenheid de thermische geleidbaarheid van het materiaal genoemd. Materialen met een groot warmtegeleidingsvermogen hebben een goed warmtegeleidingsvermogen; En omgekeerd. Het is een belangrijke prestatie-index om de thermische geleidbaarheid van materialen te meten. |
| Lineaire uitzettingscoëfficiënt a (1 / K of 1 / ℃) |  Waar:l2 - lengte na verwarming, mm; l1 oorspronkelijke lengte, mm; t2-t1 - temperatuurverschil, K of ℃; Δl - toegenomen lengte, mm. | De verhouding tussen de toegenomen lengte en de oorspronkelijke lengte wordt de lineaire uitzettingscoëfficiënt als de metaaltemperatuur met 1 ℃ toeneemt. In verschillende temperatuurzones is de lineaire uitzettingssnelheid van materialen verschillend. Over het algemeen verwijst de gegeven waarde naar de gemiddelde lineaire uitzettingscoëfficiënt van een specifieke temperatuurzone. Het is een prestatie-index om de thermische uitzetting van materialen te meten. Het materiaal met een hoge lineaire uitzettingscoëfficiënt heeft een hoge zweleigenschap na verwarming; En omgekeerd. |
| Weerstand ρ （Q-m） |  Waar: R - weerstand van de geleider, Q; S - dwarsdoorsnede van geleider, m2; l - geleiderlengte, m. | De lengte is 1m en de doorsnede is 1m². De weerstandswaarde van de geleider is de weerstand, die een indicatie is van de weerstand van het materiaal wanneer het stroom doorlaat. Het materiaal met hoge weerstand heeft een hoge weerstand en een slecht geleidingsvermogen; Integendeel, het geleidingsvermogen is goed. |
| Geleidingsvermogen y (s / M) |  Waar: 1 / R - geleidbaarheid, S; S - dwarsdoorsnede van geleider, m ²； l - geleiderlengte, m. | Wanneer een geleider een potentiaalgradiënt (d.w.z. potentiaalverschil) per eenheid behoudt, wordt de stroom die door de oppervlakte per eenheid loopt geleidbaarheid genoemd. Het is een fysische grootheid die de relatie weergeeft tussen het elektrische veld en de stroomdichtheid in de geleider. Het is een indicator om de geleidbaarheid van een geleider te meten. Het is wederkerig aan de weerstand. Van alle metalen heeft zilver het beste geleidingsvermogen en het geleidingsvermogen is gespecificeerd op 100%. Het percentage dat wordt verkregen door andere metalen materialen met zilver is de geleidbaarheid van het materiaal. |
| IJzerverlies P (w / kg) | Over het algemeen kan het verlies per eenheid van een ijzeren kern bij 50 Hz wisselstroom direct worden afgeleid uit de specifieke verliescurve (d.w.z. ijzerverlies per eenheid) of het gegevensblad van het materiaal. | Het vermogen dat het ijzeren kernmateriaal van de motor of transformator per gewichtseenheid verbruikt onder invloed van het wisselend magnetisch veld wordt ijzeren kernverlies genoemd, kortweg ijzerverlies. Het omvat hysteresisverlies, wervelstroomverlies en restverlies. Het gebruik van materialen met laag ijzerverlies kan het totale verlies van producten verminderen en de efficiëntie van producten verbeteren. |
| Doorlaatbaarheid P (H / M) |  Waar:B - magnetische inductiesterkte, T; H - magnetische veldsterkte, A/ m. | De verhouding tussen de magnetische inductiesterkte en de magnetische veldsterkte wordt permeabiliteit genoemd. Dit is een prestatie-index om de magnetisatiemoeilijkheid van magnetische materialen te meten. Hoe hoger de permeabiliteit, hoe gemakkelijker het materiaal gemagnetiseerd wordt. Voor magnetische materialen zoals ijzer en staal is de permeabiliteit geen vaste waarde, maar is deze gerelateerd aan de eigenschappen van ijzer en staal en de mate van magnetische verzadiging. Op basis van permeabiliteit worden magnetische materialen over het algemeen in twee categorieën verdeeld: zachte magnetische materialen (met een p-waarde van tienduizenden of zelfs miljoenen) en harde magnetische materialen (met een waarde van ongeveer 1). |
| Naam en symbool | Berekeningsformule of uitdrukkingsmethode | Betekenis en beschrijving |
| Magnetische inductie-intensiteit B (T) |  Waar:F - magnetische veldkracht, N; I-stroomsterkte, A; l - geleiderlengte, m. | De magnetische inductie-intensiteit op een bepaald punt in het magnetische veld is gelijk aan de verhouding van de magnetische veldkracht op de geëlektriseerde draad die op dat punt loodrecht op de richting van het magnetische veld is geplaatst, tot het product van de stroomsterkte in de draad en de lengte van de draad. Het is een fysische grootheid die de magnetische veldsterkte en richtingskenmerken karakteriseert en is een prestatie-index voor het gewicht om de magnetische sterkte van magnetische materialen te meten. Het gebruik van materialen met een hoge magnetische inductiesterkte kan het volume van de ijzeren kern verminderen, het gewicht van het product verlagen, de geleider sparen en het verlies door de weerstand van de geleider verminderen. |
| Dwangkracht Ho (A / m) | – | Dwangkracht is een prestatie-index om het demagnetisatie- en magnetische retentievermogen van magnetische materialen te meten. Nadat het magnetische materiaal eenmaal is gemagnetiseerd en de magnetische veldsterkte is verwijderd, verdwijnt de magnetische inductiesterkte niet en blijft er een bepaalde magnetische restinductiesterkte, d.w.z. restmagnetisme, over. Deze eigenschap wordt dwangkracht genoemd. De absolute waarde van de omgekeerde magnetische veldsterkte die wordt toegepast om de ferromagnetische inductiesterkte te elimineren, is de dwangkracht van de ferromagneet of eenvoudigweg de dwangkracht. Voor zachte magnetische materialen geldt: hoe lager de coërciviteit, hoe beter; Voor harde magnetische materialen geldt: hoe hoger de coërciviteit, hoe beter. |
De chemische eigenschap van metalen materialen wordt gedefinieerd als de weerstand van metalen tegen chemische aantasting door verschillende corrosieve stoffen, zowel bij kamertemperatuur als bij hoge temperatuur.
De belangrijkste eigenschap van metalen met betrekking tot hun chemische eigenschappen is hun weerstand tegen corrosie.
Corrosiebestendigheid verwijst naar het vermogen van metalen om de schadelijke effecten van corrosieve elementen in hun omgeving te weerstaan.
Chemische corrosie treedt op wanneer er een directe chemische interactie is tussen metaal en de omgeving.
Het omvat zowel gascorrosie als metaalcorrosie in niet-elektrolytische media.
Dit type corrosie wordt gekenmerkt door de afwezigheid van een elektrische stroom tijdens het corrosieproces en de vorming van corrosieproducten op het metaaloppervlak.
Een voorbeeld van chemische corrosie is het roesten van puur ijzer, dat wordt veroorzaakt door de reactie van stoom en gas in water of bij hoge temperaturen.
Elektrochemische corrosie is een type corrosie dat optreedt wanneer metaal in contact komt met elektrolytoplossingen, zoals zuren, basen en zouten.
Dit type corrosie wordt gekenmerkt door de opwekking van elektrische stroom (bekend als het "microceleffect") tijdens het corrosieproces en de vorming van corrosieproducten (roest) die niet rechtstreeks op het metaaloppervlak worden afgezet, maar eerder op een afstand van de metaalanode.
De oorzaak van elektrochemische corrosie is meestal gekoppeld aan het elektrodepotentiaal van het metaal.
Vergeleken met chemische corrosie is het proces van elektrochemische corrosie complexer en zijn de gevolgen ernstiger.
De meeste corrosieschade aan metalen is te wijten aan dit type corrosie.
Tabel 2 veelvoorkomende soorten metaalcorrosie
| Type corrosie | Betekenis en kenmerken |
| Uniforme aanval [corrosie] | Uniforme corrosie verwijst naar het fenomeen dat chemische of elektrochemische reacties uniform plaatsvinden op het gehele blootgestelde oppervlak of grote oppervlak van metaalmaterialen en het metaal macroscopisch wordt verdund. Het wordt ook wel algemene corrosie of continue corrosie genoemd. Deze corrosie is gelijkmatig verdeeld over de binnen- en buitenoppervlakken van het hele metaal, waardoor het oppervlak verkleint en uiteindelijk de gespannen delen worden vernietigd. Dit is de meest voorkomende vorm van corrosie van staal, met minder schade en weinig impact op de mechanische eigenschappen van het metaal. |
| Interkristallijne corrosie | Het fenomeen van corrosie langs de metaalkorrelgrens wordt interkristallijne corrosie genoemd. Dit soort corrosie vindt plaats in het metaal langs de korrelrand, wat de gevaarlijkste corrosie is in metalen materialen. Na interkristallijne corrosie zijn de algemene afmetingen van het metaal bijna onveranderd en de meeste kunnen nog steeds de metaalglans behouden. De sterkte en vervormbaarheid van het metaal nemen echter af en na koud buigen verschijnen er scheuren aan het oppervlak en in ernstige gevallen gaat het metaalgeluid verloren. Tijdens metallografisch onderzoek van de doorsnede kan worden vastgesteld dat lokale corrosie optreedt bij de korrelgrens of het aangrenzende gebied, zelfs de korrel eraf valt en de corrosie zich verspreidt langs de korrelgrens, die uniformer is. |
| Selectieve corrosie | Het fenomeen dat een element of een structuur in een legering selectief wordt aangetast tijdens het corrosieproces wordt selectieve corrosie genoemd. Non-ferro legeringen, gietijzer en roestvrij staal kunnen selectieve corrosie ondergaan. |
| Spanningscorrosie | Het brosse scheurfenomeen van metaal onder de gecombineerde actie van permanente trekspanning (inclusief externe belasting, thermische spanning, restspanning na koude en warme verwerking en lassen) en specifiek corrosiemiddel wordt spanningscorrosie genoemd. Wanneer spanningscorrosie optreedt in metaal, ontstaat corrosiescheurbasis tot breuk. Het beginpunt van de scheur is vaak het gaatje van puntcorrosie en de bodem van de corrosieput. De scheurgroei omvat drie types: langs de korrelgrens, door de korrel heen en gemengd type. De hoofdscheuren staan meestal loodrecht op de spanningsrichting en de meeste hebben vertakkingen. Het scheureinde is scherp, de corrosiegraad van de binnenwand van de scheur en het buitenoppervlak van het metaal is meestal erg laag en de expansiesnelheid van het scheureinde is erg snel. De breuk heeft de kenmerken van een brosse breuk, die zeer schadelijk is. |
| Corrosievermoeidheid | Het schadeverschijnsel van metaal dat wordt veroorzaakt door de gecombineerde werking van corrosief medium en wisselende spanning of pulserende spanning wordt corrosievermoeidheid genoemd, die wordt gekenmerkt door het ontstaan van corrosieputjes en een groot aantal scheuren, zodat de vermoeiingsgrens van metaal niet meer bestaat. Corrosiemoeheid heeft over het algemeen meerdere scheurbronnen. De meeste scheuren zijn transgranulair en meestal onvertakt. De uiteinden van de scheuren zijn relatief zuiver. De meeste breuken zijn bedekt met corrosieproducten en een klein deel is bros. De belangrijkste manier om deze corrosie te elimineren is om de spanning van het metaal op tijd weg te nemen. |
| Putcorrosie | Het grootste deel van het metaaloppervlak corrodeert niet of heel licht, maar plaatselijk zijn er corrosiegaten en het corrosieverschijnsel dat zich diep ontwikkelt, wordt puntcorrosie genoemd. Dit soort corrosie concentreert zich in een klein gebied op het metaaloppervlak, ontwikkelt zich snel naar de diepte en dringt uiteindelijk door in het metaal. Het is een soort corrosieve schade met grote schade. Het komt vaak voor in een statisch medium en ontwikkelt zich meestal langs de richting van de zwaartekracht. |
| Erosie Corrosie | De corrosieve vloeistof loopt relatief met het metaaloppervlak mee, vooral wanneer de wervelstroom optreedt en de vloeistof sterk van richting verandert. De vloeistof veroorzaakt niet alleen mechanische erosie en vernietiging van de corrosieproducten die op het metaaloppervlak ontstaan, maar veroorzaakt ook een chemische of elektrochemische reactie met het blanke metaal om de corrosie van het metaal te versnellen, wat slijtagecorrosie wordt genoemd. Wanneer slijtagecorrosie optreedt, wordt het metaal van het metaaloppervlak gescheiden in de vorm van corrosieproducten in plaats van in de vorm van vast metaalpoeder zoals bij zuivere mechanische slijtage, en het metaaloppervlak vertoont vaak gerichte groeven, kanalen, golvingen, ronde gaten en andere corrosievormen. |
| Waterstofbrosheid | Waterstofbrosheid is een brosse breuk die wordt veroorzaakt door de vermindering van de sterkte van metalen materialen door de interactie tussen waterstof en metaal tijdens corrosie. Het is het resultaat van de interactie van waterstof en stress. De waterstof die door corrosie wordt geproduceerd bestaat meestal in atomaire toestand en is geconcentreerd in het metaal langs de korrelgrens tot het maximale tweedimensionale spanningsconcentratiegebied. Zodra er een kans is, kunnen moleculen worden gevormd en enorme inwendige spanning kunnen ontstaan in het metaal, wat kan leiden tot brosse breuk van het materiaal. De waterstofbrosheidsbreuk kan interkristallijn of transkristallijn zijn. Het bifurcatiefenomeen van een waterstofbrosheidsscheur is veel kleiner dan dat van spanningscorrosie, en ontkoling gaat gepaard met de scheur. |
De corrosiesnelheid verwijst naar de snelheid waarmee een materiaal uniforme corrosie ondervindt, zoals bepaald door het meten van de gewichtsverandering van een monster in een testmedium gedurende een bepaalde tijd.
Het kan worden uitgedrukt als het massaverlies per tijdseenheid en oppervlakte-eenheid en kan worden berekend met de volgende formule:
Waar:
De corrosiesnelheid kan ook worden uitgedrukt in termen van de jaarlijkse corrosiediepte (R). Het verband tussen R en K (een constante) is als volgt:
Waar:
Tabel 3 Classificatie en graad van corrosiebestendigheid van metalen materialen
| Klassenummer | Classificatienaam: | Niveau | Jaarlijkse corrosiediepte (mm / a) |
| I | Extreem sterke corrosiebestendigheid | 1 | ≤0.001 |
| II | Sterke corrosiebestendigheid | 23 | 0.001~0.0050.005~0.01 |
| III | Sterke corrosiebestendigheid | 45 | 0.01~0.050.05~0.10 |
| IV | Sterke corrosiebestendigheid | 67 | 0.10~0.500.50~1.0 |
| V | Zwakke weerstand tegen corrosie | 89 | 1.0~5.05.0~10.0 |
| VI | Extreem zwakke corrosiebestendigheid | 10 | >10 |
De mechanische eigenschappen van materialen verwijzen naar hun eigenschappen onder verschillende externe belastingen, zoals spanning, compressie, buiging, torsie, impact en wisselspanning, en in verschillende omgevingen, zoals temperatuur, medium en vochtigheid.
Het gedrag van metalen onder deze omstandigheden kan sterk variëren door de verschillende manieren waarop de belasting wordt aangebracht en de complexe veranderingen in omgeving en medium. mechanische eigenschappen van metaal materialen.
Dit gebied heeft zich ontwikkeld tot een interdisciplinair gebied tussen metallurgie en materiaalmechanica.
Metalen onderdelen worden meestal gekarakteriseerd door verschillende mechanische parameters, zoals spanning, rek en botsenergie, en de kritische of gespecificeerde waarden van deze parameters worden de mechanische prestatie-indexen van metalen materialen genoemd, inclusief de sterkte-index, plasticiteitsindex en taaiheidsindex.
Raadpleeg Tabel 4 voor de mechanische eigenschappen van metalen.
Tabel 4 mechanische eigenschappen van metaal
| Naam en symbool | Betekenis en beschrijving |
| Treksterkte Rm (MPa) | De maximale spanning die de weerstand van metalen tegen trekbreuk wordt treksterkte genoemd, ook bekend als sterktegrens, die kan worden gemeten met een trekproef. Voor plastische materialen vertegenwoordigt het de weerstand tegen de maximale gelijkmatige vervorming van het materiaal en niet de echte breukweerstand van het materiaal; Voor brosse materialen met weinig of geen plastische vervorming kan de directe breukweerstand van het materiaal worden weergegeven. |
| Druksterkteσbc (MPa) | De maximale spanning die de weerstand van metalen tegen drukbelasting zonder bezwijken karakteriseert, wordt druksterkte genoemd, ook bekend als compressiesterkte, die kan worden gemeten met een compressietest. Bij brosse of weinig plastische materialen treedt breuk op onder druk en heeft de druksterkte een bepaalde waarde; Voor plastische materialen zal de brosse breuk niet optreden tijdens samendrukking en de druksterkte kan op dat moment worden gedefinieerd door de drukspanning die nodig is om een bepaalde drukvervorming te produceren. |
| Buigsterkte cm σbb(MPa) | Het vermogen van metalen materialen om weerstand te bieden tegen het falen van het buigmoment actieoppervlak wordt buigsterkte genoemd, ook bekend als buigsterkte, die kan worden gemeten door de buigproef. Voor brosse materialen kan de buigsterkte gemeten worden als de breuk optreedt tijdens het buigen; Voor plastische materialen zal het proefstuk niet breken bij het buigen, dus de buigproef wordt alleen gebruikt om de plastische vervormingscapaciteit van verschillende materialen onder bepaalde buigomstandigheden te vergelijken of om de oppervlaktekwaliteit van onderdelen te bepalen. |
| Torsiesterkte ζb (MPa) | Het vermogen van metalen materialen om torsie te weerstaan zonder te bezwijken wordt torsiesterkte genoemd, ook wel torsiesterkte genoemd, die kan worden gemeten met een torsietest. |
| Schuifsterkteζ (MPa) | Het vermogen van metaalmateriaal om afschuifbelasting te weerstaan zonder te bezwijken wordt schuifsterkte genoemd. Bij brosse materialen kan het direct gemeten worden met een afschuifproef. Voor plastische materialen wordt dit, vanwege de grote plastische vervorming tijdens afschuiving, gemeten met een torsietest. |
| Opbrengstpunt Rp0.2Conditionele vloeigrensRp0.2（MPa） | Het vertegenwoordigt het vermogen van metalen om plastische vervorming te weerstaan. Wanneer metalen aan een trekbelasting worden onderworpen, wordt het fenomeen dat de belasting niet toeneemt maar de vervorming blijft toenemen, vloeien genoemd. De spanning waarbij rek optreedt wordt de vloeipunt genoemd. De maximale spanning voor de eerste daling van de vloeispanning is de bovenste rekgrens; Als het initiële transiënte effect niet wordt beschouwd, is de minimale spanning bij de vloeifase de lager opbrengstpunt. Voor het materiaal met een duidelijke vloeipunt is de vloeigrens gelijk aan de spanning die overeenkomt met de vloeipunt; Voor materialen zonder duidelijke vloeipunt wordt de spanning wanneer de plastische vervorming 0,2% is, gespecificeerd als de voorwaardelijke vloeigrens. |
| KruipsnelheidξSteady state kruipsnelheidξk (% / h) | Onder de langdurige invloed van een bepaalde temperatuur en spanning wordt het fenomeen van langzame plastische vervorming van metaalmaterialen met het verstrijken van de tijd kruip genoemd. De hoeveelheid kruipvervorming per tijdseenheid, d.w.z. de helling van de kruipcurve, wordt kruipsnelheid of kruipsnelheid genoemd. |
| Kruipgrens (σV)（MPa） | Het vermogen van een metaalmateriaal om vervorming te weerstaan. Het kan worden onderverdeeld in fysieke kruipgrens en voorwaardelijke kruipgrens. Fysische kruipgrens verwijst naar het vermogen van metalen om bij een bepaalde temperatuur geen eindvervorming te ondergaan. Het is duidelijk dat de fysische kruipgrens afhangt van het vermogen van de minimale vervorming die kan worden gevonden door de vervormingstestapparatuur. De voorwaardelijke eindrekgrens wordt vaak gebruikt in engineering, het is de spanning die ervoor zorgt dat het metaalmateriaal de gespecificeerde kruipsnelheid produceert bij een gegeven temperatuur of de gespecificeerde totale plastische vervorming binnen een gespecificeerde tijd. |
| Rek na breuk (A)（%） | De index die het plastische vervormingsvermogen van metaalmaterialen karakteriseert, kan worden bepaald met een trekproef. Het percentage van de werkelijke rek van het eindmaatdeel van het monster na breken en de oorspronkelijke eindmaat wordt de rek na breken genoemd, die wordt uitgedrukt door A. De rek na breuk van het cirkelvormige proefstuk waarvan de meetlengte 10 maal de diameter is en het proefstuk met rechthoekige doorsnede waarvan l= 11,3 √ s (s is de dwarsdoorsnede van het proefstuk) wordt genoteerd als A11.3; Voor het cilindrische monster met l = 5d0 en het rechthoekige proefstuk met l = 5,65 √ s, wordt de rek na breuk genoteerd als A. Hoe hoger de A waarde, hoe beter de plasticiteit van het materiaal. |
| Vermindering van oppervlakte (Z)（%） | De index die het plastische vervormingsvermogen van metaalmaterialen karakteriseert, kan worden bepaald met een trekproef. Nadat het proefstuk is losgetrokken, wordt het percentage van de maximale vermindering van de dwarsdoorsnede bij de vernauwing en de oorspronkelijke dwarsdoorsnede de vermindering van de oppervlakte genoemd, die wordt uitgedrukt door Z. Hoe hoger de Z-waarde, hoe beter de plasticiteit van het materiaal. |
| Naam en symbool | Betekenis en beschrijving |
| Duurzame plasticiteit σ （%） | En wordt gekarakteriseerd door de rek A en de oppervlakteverkleining Z van het proefstuk na kruipbreuk. Het weerspiegelt de plastische eigenschappen van materialen onder langdurige inwerking van temperatuurspanning en is een belangrijke index om de kruipbroosheid van materialen te meten. |
| Taaiheid | Het is een uitgebreide prestatie-index van sterkte en plasticiteit van metaalmaterialen om het vermogen van metaalmaterialen te karakteriseren om energie te absorberen tijdens plastische vervorming en scheurgroei vóór breuk. De belangrijkste parameters die de taaiheid van materialen karakteriseren zijn onder andere schokabsorptie-energie, kerfslagtaaiheid, brosse overgangstemperatuur, niet-plastische overgangstemperatuur en breuktaaiheid. |
| Schokabsorptie-energie KV, KU (J) | Het V-vormige of U-vormige kerfmonster met gespecificeerde vorm en grootte wordt gebruikt. Onder de kracht van de botsproef is de energie die nodig is om twee nieuwe vrije oppervlakken te genereren en een deel van de plastische vervorming van het volume tijdens één breuk, de botsabsorptie-energie. Hoe hoger de waarde, hoe beter de taaiheid van het materiaal en hoe sterker de weerstand tegen impactschade. |
| Slagvastheid Akv (J/cm)2） | Karakteriseert de weerstand van metalen tegen impactschade. Het quotiënt van de schokabsorptie-energie verkregen tijdens de kerfslagproef gedeeld door de dwarsdoorsnede onderaan de kerf van het proefstuk is de kerfslagtaaiheid van het materiaal. Het wordt vaak gebruikt om de gevoeligheid van het proefstuk voor de kerf aan te tonen en om de koude brosheid, warme brosheid en hardheid brosheid van het materiaal te controleren, maar de waarde wordt gemakkelijk beïnvloed door de vorm en grootte van de kerf, versnelling, temperatuur en andere factoren. De waarden van de slagvastheid van verschillende vormen en afmetingen kunnen niet direct met elkaar vergeleken worden. |
| Brosse overgangstemperatuur FTP (plastische bezwijkovergangstemperatuur)FTE (elastische bezwijkovergangstemperatuur)Fatt (nieuwe mondmorfologieovergangstemperatuur)NDT (geen plastische overgangstemperatuur)℃） | Wanneer de temperatuur afneemt, wordt het temperatuurbereik waarin het metaalmateriaal overgaat van de taaie toestand naar de brosse toestand de brosse overgangstemperatuur of de taaie brosse overgangstemperatuur genoemd. Boven de brosse overgangstemperatuur bevindt het metaalmateriaal zich in een taaie toestand en is de breukwijze voornamelijk taaie breuk; Onder de brosse overgangstemperatuur bevindt het materiaal zich in een brosse toestand en de breukvorm is voornamelijk brosse breuk (zoals splijtingsbreuk). De brosse overgangstemperatuur bestaat over het algemeen in materialen met een BCC-rooster en een dicht opeengepakte hexagonale structuur. Voor oppervlaktegecentreerde kubische materialen is er geen brosheidsovergangstemperatuur omdat ze nog steeds ductiel zijn bij de temperatuur van vloeibare ammoniak. Er zijn veel manieren om de brosheidsovergangstemperatuur uit te drukken. Naast factoren als monstergrootte, laadmodus en laadsnelheid, heeft het ook te maken met de expressiemethode. Verschillende materialen kunnen alleen vergeleken worden onder dezelfde omstandigheden. In technische toepassingen, om brosse breuk van componenten te voorkomen, moeten materialen met een brosse overgangstemperatuur lager dan de ondergrens werktemperatuur van componenten worden geselecteerd. Voor materialen die veel onzuiverheidselementen bevatten zoals N, P, As, Bi en Sb, kunnen verbrossing en brosheid optreden tijdens langdurig gebruik. In de afgelopen jaren zijn de brosse overgangstemperatuur en de toename van de brosse overgangstemperatuur een van de evaluatie-indexen van de materiaaleigenschappen van componenten. |
| hardheid | Een index van mechanische eigenschappen die de relatieve hardheid en zachtheid van een metalen materiaal weergeeft. Voor de bepaling worden gewoonlijk drie methoden gebruikt: de persmethode, de dynamische methode en de krasmethode. De indrukkinghardheid geeft aan in hoeverre metalen bestand zijn tegen plastische vervorming; De dynamische hardheid vertegenwoordigt de vervorming van het materiaal; De krashardheid geeft aan in welke mate een materiaal bestand is tegen schuren. Hoe hoger de hardheid van algemene metaalmaterialen, hoe hoger de sterkte, hoe hoger de slijtvastheid en hoe slechter de plasticiteit en taaiheid. |
| Brinell-hardheid HBHBS (stalen kogel)HBW (harde legering kogel) | Het werd voor het eerst voorgesteld door de Zweed J.A. Brinell. De Brinell-hardheid wordt gemeten met de persmethode en de geharde stalen kogel of harde legering De kogel wordt in het metalen oppervlak gedrukt. Het quotiënt dat wordt verkregen door het indrukkingsoppervlak te delen door de belasting die op de stalen kogel wordt uitgeoefend, is de Brinell hardheidswaarde HB van het metaal. Wanneer het indringlichaam een stalen kogel is (van toepassing op HB < 450), wordt de Brinell-hardheid weergegeven door HBS; wanneer het indringlichaam een kogel van een harde legering is (van toepassing op hb650), wordt deze weergegeven door HBW. |
| Rockwell hardheid HRHRA HRB HRC | De Amerikaan S.P. Rockwell kwam met de methode om mensen op te drukken om de Rockwell-hardheid te meten. Gebruik een diamantkegel met een kegelhoek van 120 of een stalen kogel met een diameter van 1,588 mm als indringlichaam en druk eerst de initiële belasting F0 in het oppervlak van het teststuk en breng vervolgens de hoofdbelasting F1Verwijder de hoofdbelasting na een bepaalde tijd, meet de resterende indrukdiepte onder de initiële belasting en bereken de hardheidswaarde aan de hand van de indrukdiepte. Volgens de combinatie van verschillende soorten indrukkers en belastingen kan de Rockwell hardheid een verscheidenheid aan hardheidsschalen opleveren, waaronder HRA, HRB en HRC. |
| Vickers-hardheid HV | Voorgesteld door Vickers, UK. De hardheid van Vickers werd gemeten door de methode in te drukken. Neem de diamanten vierkante piramide met een relatieve hoek van 136 als indringlichaam, druk het in het oppervlak van het proefstuk onder de actie van belasting F en bereken dan de oppervlakte van de indrukking volgens de gemiddelde diagonale lengte van de indrukking. Het quotiënt dat verkregen wordt door het indrukkingsproduct te delen door de belasting is de Vickers hardheidswaarde. |
| Naam en symbool | Betekenis en beschrijving |
| Shore hardheid (HS) | De Amerikaan A.F. shore stelde voor om de shore hardheid te meten met behulp van de dynamische belastingsmethode en de diamant of stalen kogel met een gespecificeerd gewicht en vorm in te drukken. Nadat het van de gespecificeerde hoogte op het oppervlak van het teststuk is gevallen, stuitert het onder de elastische vervormingsenergie van het geteste metaal. De hardheidswaarde berekend volgens de stuiterwaarde H is de shore hardheidswaarde HS. |
| Dynamische Brinell-hardheid HB | De Brinell hardheidsmeter met handhamer wordt vaak gebruikt om de Brinell hardheid te meten met de dynamische laadmethode. Plaats een stalen kogel met diameter d tussen de standaard hardheidsstaaf (hardheidswaarde HB) en het geteste stuk, klop erop met een hamer, meet de indrukkingdiameter van de standaardstaaf en het geteste stuk en bereken de Brinell hardheidswaarde. |
| Mohs hardheid | De Duitser F. Mohs stelde voor om de hardheid te meten met de krasmethode en 10 referentiematerialen met verschillende hardheid en zachtheid te gebruiken om te vergelijken met het geteste materiaal om de hardheidswaarde van het materiaal te bepalen. |
| Vlakke vervorming breuktaaiheid K I C(N / mm3 / 2) | KI de kritische waarde van de spanningsintensiteitsfactor KI gemeten volgens de standaard testmethode. Het vertegenwoordigt het vermogen van het materiaal om scheuren te weerstaan en is een kwantitatieve index om de taaiheid van het materiaal te meten. I verwijst naar modus I scheurtip in vlakke vervormingstoestand. |
| Verplaatsing bij scheuropening (COD)（mm） | Het verwijst naar de openingsverplaatsing van de oorspronkelijke scheurtip wanneer het elastische materiaal belast wordt door J-type (open type), wat een indirecte maat is voor de intensiteit van het spannings- en rekveld bij de scheurtip van het elastisch-plastische materiaal. Wanneer de scheuropeningverplaatsing σ een bepaalde kritische waarde bereikt, begint de scheur uit te zetten. De COD-waarden van scheurinitiatie of instabiliteit die tijdens de test gemeten worden, kunnen gebruikt worden voor de veiligheidsevaluatie van bouwkundige constructies. Bij dezelfde monstergrootte kan de gemeten COD-waarde gebruikt worden voor de relatieve evaluatie van materiaal- en proceskwaliteit. |
| Ductiele breuktaaiheid JIC (N / mm) | De J-integraal is een wiskundige uitdrukking van de lijnintegraal van het ene oppervlak van de scheur naar het andere oppervlak rond de scheurtip. Het wordt gebruikt om de sterkte van het spannings-rekveld in het gebied voor de scheur te karakteriseren. Sommige karakteristieke waarden kunnen worden gebruikt als maat voor de breuktaaiheid van materialen. De intrinsieke breuktaaiheid JIC ligt dicht bij de waarde van J wanneer de scheur begint uit te zetten en is een technische schatting van J wanneer de scheur gestaag begint uit te zetten. |
| Groeisnelheid vermoeiingsscheur da/ dN (mm / cirkel) | De breukmechanica parameter wordt gebruikt om de afstand te beschrijven van de vermoeiingsscheur die zich voortplant in de richting loodrecht op de trekspanning in elke cyclus in de kritische voortplantingsfase van de compressie. De vermoeiingsscheurgroeisnelheid wordt uitgedrukt in da/ dN en hangt voornamelijk af van het bereik van de spanningsintensiteitsfactor △ K. |
| Groeisnelheid spanningscorrosie da / dt (mm / cyclus) | De breukmechanicaparameters worden gebruikt om de wet van de scheurgroei te beschrijven van het proefstuk met scheuren onder statische belasting in het medium. |
| Drempelwaarde van vermoeiingsscheurgroei△Kth(N/mm)3/2） | Bij de vermoeiingstest is het bereik van de spanningsintensiteitsfactor die overeenkomt met de groeisnelheid van de vermoeiingsscheur die nul nadert of stopt △ Kth. De norm bepaalt dat wanneer da / dN = 107 mm / week, de overeenkomstige △ K is △ kth. |
| Ontspanningssterkte (MPa) | Als de totale vervorming van het proefstuk of onderdeel constant wordt gehouden bij een bepaalde temperatuur, zal de elastische verandering continu veranderen in plastische vervorming naarmate de tijd langer wordt. De spanningskromme die verandert met de tijd is de spanningsrelaxatiecurve. De curve is verdeeld in twee fasen. In de eerste fase neemt de spanning sterk af met de tijd; In de tweede fase daalt de spanning langzaam en uiteindelijk niet meer. Daarom wordt de uiterste waarde van de restspanningsdaling in de tweede fase gedefinieerd als de ontspanningsgrens; In de techniek wordt de restspanning die een bepaalde ontwerptijd bereikt de relaxatiesterkte genoemd. Het is een belangrijke basis voor de materiaalselectie van componenten die onder ontspannen omstandigheden werken. |
| Inkeping gevoeligheid | De inkeping op het metaalmonster of onderdeel veroorzaakt een tweedimensionale ongelijke trekspanning en genereert spanningsconcentratie, wat brosse breuk in de hand werkt. Onder de kerfconditie neigt het materiaal naar vroege brosse breuk, wat de kerfgevoeligheid is. De kerfgevoeligheid van grijs gietijzer is lager dan die van staal. De kerfslaggevoeligheid van staal met een hoog of gemiddeld koolstofgehalte bij afschrikken en ontlaten bij lage temperatuur is hoger dan die van gegloeid of ontlaten staal bij lage temperatuur. gehard en getemperd staal. |
| Inschakelgevoeligheid qJ onder statische belasting | Het is een prestatie-index om de neiging tot verbrossing van materiaal onder statische trek- of statische buigbelasting te meten. Deze index kan een belangrijke technische basis vormen voor de selectie van boutonderdelen en de bepaling van hun technologie voor koude en warme verwerking. |
| Gevoeligheid voor vermoeiingsinkeping q | De mate van vermoeiingssterkte reductie door het bestaan van inkepingen op het materiaaloppervlak. Grijs gietijzerq = 0, ongevoelig voor kerf; staal met gemiddelde sterkte, q = 0,4 ~ 0,5; hoogsterkte staal (σb = 1200 ~ 1400MPa), q = 0,6 ~ 0,8. |
| Naam en symbool | Betekenis en beschrijving |
| Trillingsdempingscoëfficiënt σ | Zelfs als een voorwerp in vrije trilling in een vacuüm wordt geplaatst, zal de trillingsenergie geleidelijk worden omgezet in thermische energie en worden verbruikt. Dit fenomeen van trillingsenergie veroorzaakt door interne oorzaken wordt interne wrijving genoemd. Het vermogen van metalen materialen om trillingsenergie te absorberen door interne wrijving en om te zetten in warmte-energie wordt trillingsdemping genoemd. De trillingsdemping wordt uitgedrukt door de trillingsdempingscoëfficiënt σ. Hoe groter σ is, hoe hoger de trillingsdemping is. |
| Vermoeidheid | Onder de langdurige invloed van cyclische spanning of cyclische rek zullen materialen, onderdelen of constructies barsten in sommige zwakke delen of delen met spanningsconcentratie totdat ze bezwijken of breken. |
| Vermoeidheid met hoge cycli | Falen door vermoeidheid met lage spanning (lager dan de vloeigrens of elasticiteitsgrens van het materiaal) en lange levensduur (over het algemeen meer dan 105 cycli). Het wordt gekenmerkt door plotselinge, zeer lokale en gevoelige paaldefecten en spanningsconcentratie. |
| Lage cyclusmoeheid | Onder invloed van cyclische rek (de spanning overschrijdt de vloeigrens van het materiaal), de vermoeiing waarvan de cycluscyclus gewoonlijk minder dan 10 is.5 tijden wordt ook wel rekmoeheid of plastische vermoeidheid genoemd. De lage cyclusvermoeiingstest wordt gewoonlijk uitgevoerd onder de voorwaarde van gecontroleerde constante spanning en de spanning-rek hysteresislus van het materiaal wordt hoofdzakelijk geproduceerd door plastische spanning. |
| Vermoeidheid bij hoge temperaturen | Het faalfenomeen van materialen onder hoge temperatuur en cyclische spanning of rek wordt vermoeiing bij hoge temperatuur genoemd. Hoge temperatuur betekent over het algemeen hoger dan de kruiptemperatuur van het materiaal (de kruiptemperatuur is ongeveer 0,3Tm ~ 0,5Tm, Tm is de smeltpunttemperatuur uitgedrukt in absolute temperatuur) of hoger dan de herkristallisatietemperatuur. |
| Thermische vermoeidheid | Falen door vermoeidheid veroorzaakt door thermische spanning of thermische rekcyclus als gevolg van temperatuurverandering wordt thermische vermoeidheid genoemd, die ook het resultaat is van geleidelijke accumulatie van plastische vervormingsschade en kan worden beschouwd als lage cyclusmoeheid onder temperatuurcyclusverandering. |
| Corrosievermoeidheid | Vermoeiing veroorzaakt door corrosiemedium en cyclische spanning of cyclische rek wordt corrosievermoeiing genoemd. Er is geen horizontale doorsnede op de spanningslevensduurcurve, dat wil zeggen dat er geen vermoeiingsgrens van oneindige levensduur is. |
| contactmoeheid | De vermoeiing van onderdelen onder herhaalde inwerking van hoge contactdruk wordt contactmoeheid genoemd. Na verschillende spanningscycli zullen kleine stukjes of kleine stukjes metaal afbladderen in het lokale gebied van het werkoppervlak van het onderdeel, waardoor putjes of putjes ontstaan. |
| Schuren | Een reeks mechanische, fysische en chemische interacties treedt op op het wrijvingsoppervlak van het machineonderdeel als gevolg van wrijving tijdens de werking van het machineonderdeel, wat resulteert in dimensionale veranderingen, verliezen en zelfs vernietiging van het oppervlak van het machineonderdeel, wat slijtage wordt genoemd. |
| Oxidatieslijtage | Wanneer het oppervlak van de machine relatief beweegt (of het nu rolwrijving of glijwrijving is). Tijdens de plastische vervorming wordt geen nieuwe oxidelaag van het metaaloppervlak gescheiden door de voortdurende vernietiging van de gevormde oxidelaag op het wrijvingscontactpunt en de vorming van de nieuwe oxidelaag. Het proces waarbij onderdelen geleidelijk slijten door wrijving. Oxidatieve slijtage kan optreden bij verschillende specifieke drukken (druk per oppervlakte-eenheid) en glijsnelheden. Wanneer de slijtagesnelheid lager is dan 0,10,5 µm/u, is het oppervlak helder en zijn er gelijkmatig verdeelde uiterst fijne slijplijnen. |
| Bijtslijtage | Occlusale slijtage verwijst naar de vernietiging van de oxidelaag op sommige wrijvingspunten op de oppervlakken van twee paar slijpdelen, metaal vormen hechting en de sterkte van deze hechtingspunten is vaak hoger dan die van het basismetaal. Tijdens de daaropvolgende relatieve beweging treedt de schade op in het gebied met de zwakke sterkte. Op dat moment worden de metaalspanen vastgeklemd en naar beneden getrokken, of wordt het oppervlak van het machineonderdeel geschuurd door het versterkte verbindingspunt. Dit soort slijtage wordt bijtslijtage genoemd. Dit soort slijtage treedt alleen op bij glijdende wrijving. Onder de grote specifieke druk en kleine glijsnelheid ontstaan er ernstige wrijvingslittekens op het oppervlak van het machineonderdeel. |
| Thermische slijtage | Door de grote hoeveelheid wrijvingswarmte die vrijkomt tijdens wrijving, zal de smeerolie slechter worden en zal het metaaloppervlak worden verwarmd tot de verwekingstemperatuur. Plaatselijke metaaladhesie zal optreden op het contactpunt en grote metaaldeeltjes zullen afscheuren of zelfs smelten. Thermische slijtage treedt meestal op tijdens schuifwrijving of bij een grote specifieke druk en een grote schuifsnelheid (bijvoorbeeld V > 3-4 m/s) wordt het oppervlak van het machineonderdeel bedekt met scheuren en krassen. |
| Schurende slijtage | Onder de voorwaarde van glijdende wrijving zijn er harde slijpdeeltjes (slijpdeeltjes die van buiten naar binnen komen of afval dat van het oppervlak is afgepeld) in het wrijvingsgebied van het oppervlak van het machineonderdeel, waardoor lokale plastische vervorming van het slijpoppervlak ontstaat, de slijpdeeltjes worden ingesloten en de slijpdeeltjes snijden, zodat het slijpoppervlak geleidelijk slijt. Slijtage door schuren kan optreden bij verschillende specifieke drukken en glijsnelheden. |
| Naam en symbool | Betekenis en beschrijving |
| Slijtagehoeveelheid (slijtagewaarde) | De slijtagehoeveelheid is een index om de slijtvastheid van metalen materialen te meten. Het wordt meestal gemeten met een Amsler-slijtagetester. Het wordt gemeten met een weegmethode of een afmetingsmethode nadat het monster gedurende een bepaalde tijd of afstand is gewreven onder de gespecificeerde testomstandigheden. |
| Relatieve slijtageweerstandscoëfficiënt (g) | Een indicator die wordt gebruikt om de slijtvastheid van metalen materialen relatief weer te geven. Het wordt gemeten op een gesimuleerde slijtvaste testmachine. Over het algemeen wordt 65Mn staal met een hardheid van HRC52 ~ 53 gebruikt als standaardmonster. Onder dezelfde testomstandigheden is de verhouding van de absolute slijtagewaarde (gewichtsslijtage of volumeslijtage) van het standaardmonster tot de absolute slijtagewaarde van het gemeten materiaal de relatieve slijtageweerstandscoëfficiënt van het geteste materiaal. Hoe groter de waarde van de relatieve slijtageweerstandscoëfficiënt, hoe beter de slijtvastheid van dit materiaal en omgekeerd. |
Metaal lasbaarheid verwijst naar de geschiktheid van metaalmaterialen voor lasverwerking. Het heeft voornamelijk betrekking op het gemak waarmee lasverbindingen van hoge kwaliteit kunnen worden gemaakt onder specifieke lasomstandigheden, zoals lasmaterialenmethoden, procesparameters en structurele vormen.
Het omvat twee aspecten:
De eerste is de kwaliteit van de gelaste verbindingMeer specifiek, het vermogen om een defectvrije verbinding van hoge kwaliteit te verkrijgen onder specifieke lasomstandigheden.
De tweede is de onderhoudsprestatie, die beoordeelt of de gelaste verbinding of het volledige onderdeel na het lassen kan voldoen aan de technische vereisten voor gespecificeerde bedrijfsomstandigheden.
Er zijn verschillende factoren die de lasbaarheid beïnvloeden. Voor stalen materialen omvatten deze factoren de materiaalselectie, de structuur en het ontwerp van de verbinding, de procesmethoden en -specificaties en de omgevingsomstandigheden tijdens het lassen.
Gelaste verbindingen bestaan meestal uit de lasmetaalzone, de smeltlijn en de warmte-beïnvloede zone.
De warmte beïnvloede zone verwijst naar het gebied waar de structuur en eigenschappen van het metaal naast de lasnaad worden gewijzigd door de warmte die tijdens het lassen wordt opgewekt.
De verandering van de microstructuur en de eigenschappen van de door warmte beïnvloede zone wordt niet alleen beïnvloed door de thermische cyclus, maar ook door de samenstelling en de begintoestand van het basismetaal, zoals geïllustreerd in figuur 2.
Fig. 2 distributiekarakteristieken van laswarmte getroffen zone
"Niet-quenchbaar staal" verwijst naar staal dat niet gemakkelijk wordt gevormd tot martensiet tijdens natuurlijke afkoeling na het lassen, zoals gewoon staal met een laag koolstofgehalte.
Zoals te zien is in figuur 2, bestaat de warmte-beïnvloede zone van niet-doofbaar staal uit vier delen: fusiezone, oververhittingszone, normalisatiezone en onvolledige herkristallisatiezone.
(1) Fusiezone:
De fusiezone bestaat uit de smeltzone van het toevoegmetaal en de halfsmeltende zone (waar de temperatuur tussen de liquidus en solidus ligt). De halfsmeltende zone heeft een slechte sterkte en taaiheid door de heterogeniteit in chemische samenstelling en structurele eigenschappen, waarmee rekening moet worden gehouden.
(2) Oververhittingszone:
De temperatuur in deze zone ligt meestal rond 1100°C en de korrelgrootte begint snel te groeien. Na afkoeling ontstaat een grove oververhitte structuur, ook wel bekend als de grove korrelzone. Dit gebied is gevoelig voor verbrossing en scheuren.
(3) Normaliserende zone (faseverandering herkristallisatiezone):
Wanneer de temperatuur boven AC3 is en de korrel snel begint te groeien, groeit de korrel in dit gebied niet significant. Na afkoeling worden uniforme en fijne pareliet en ferriet verkregen, die gelijkwaardig zijn aan de genormaliseerde warmtebehandeling structuur en hebben goede algemene eigenschappen.
(4) Onvolledige herkristallisatiezone:
De temperatuur in dit gebied ligt tussen AC1 en AC3. De microstructuur in dit gebied is ongelijkmatig, met verschillende korrelgroottes en mechanische eigenschappen.
Deze vier zones zijn de structurele basiskenmerken van de warmte-beïnvloede zone van laagkoolstofstaal en laaggelegeerd staal. Sommige onedele metalen kunnen echter herkristallisatie ondergaan in het temperatuurbereik van bijna 500°C tot AC1 na koudwalsen of koudvervormen voor het lassen, wat resulteert in het verlies van werkharding en een verhoogde plasticiteit en taaiheid.
Voor staal met verouderingsgevoeligheid geldt dat als de tijd in het temperatuurbereik van AC1-300°C iets langer is, er waarschijnlijk rekveroudering optreedt, wat verbrossing in dit gebied veroorzaakt. Dit gebied staat ook bekend als het verouderingsverbrossingsgebied.
Hoewel de metaalstructuur niet significant verandert, heeft het een kerfgevoeligheid waarmee rekening moet worden gehouden tijdens het lassen.
"Easy Quenched Steel" verwijst naar staal dat gemakkelijk kan worden uitgeblust en een geharde structuur vormt, zoals martensiet, door luchtkoeling na het lassen. Dit omvat gehard en getemperd staal en medium koolstofstaal.
(1) Volledig gedoofde zone:
De verwarmingstemperatuur valt tussen de soliduslijn en A, wat resulteert in de vorming van grof martensiet door korrelgroei. Als de koelsnelheid varieert, ontstaat een gemengd structuur van martensiet en er kan zich ook bainiet vormen. De afgeschrikte structuur kan echter bros worden en scheuren.
(2) Onvolledige afschrikzone:
De verwarmingstemperatuur valt tussen AC1 en AC3, wat overeenkomt met de onvolledige herkristallisatiezone. Verschillende elementgehaltes van het basismetaal of een andere afkoelsnelheid kunnen resulteren in gemengde structuren zoals bainiet, sorbiet en pearliet.
(3) Hardingszone:
Als het basismetaal staal is dat voor het lassen is ontlaten, dan zal er een ontlaatverzachtingszone zijn. Als de ontlaattemperatuur van het basismetaal voor het lassen t1 was, dan zal als de verwarmingstemperatuur hoger is dan t1 (maar lager dan AC1) tijdens het lasproceszal overtemperatuur verweking optreden. Als de verwarmingstemperatuur lager is dan t1, blijven de structuur en eigenschappen van het staal onveranderd.
Scheuren in lassen kunnen worden gedetecteerd door visuele inspectie of methoden voor foutdetectie.
Classificatie van lasscheuren: Er zijn verschillende soorten lassen scheuren, waaronder lasscheuren, scheuren in de smeltzone, wortelscheuren, laseinden en boogkraterscheuren, die kunnen worden ingedeeld op basis van hun plaats van voorkomen.
Bovendien kan het scheurvormingsmechanisme ook worden gebruikt om lasscheuren in te delen in hete scheurenWarmtescheuren, koudscheuren, spanningscorrosiescheuren en andere.
Het is belangrijk op te merken dat lasscheuren het ernstigste defect zijn in lasverbindingen en zijn niet toegestaan in structurele of uitrustingsonderdelen.
Tabel 5 Classificatie van verschillende lasscheuren
| Scheurclassificatie | Basisfunctie | Gevoelig temperatuurbereik | Onedel metaal | Positie | Scheurtrend | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Hete crack | Crack van eindproduct | In het latere kristallisatiestadium verzwakt de vloeibare film die door het eutecticum wordt gevormd de verbinding tussen de deeltjes en barst onder de trekspanning. | Temperatuur iets hoger dan de solidustemperatuur (vast-vloeistof toestand) | Koolstofstaal, laag en medium gelegeerd staalaustenitisch staal, nikkelbasislegering en aluminium met meer onzuiverheden | Op de lasnaad, een klein beetje in de warmte-beïnvloede zone | Langs austeniet korrelgrens |
| Veelhoekige scheur | Onder invloed van hoge temperatuur en spanning bewegen de roosterdefecten aan de voorkant van de gestolde producten zich en verzamelen ze zich om een secundaire grens te vormen. Het is in een lage plastische toestand bij hoge temperatuur, en scheuren worden gegenereerd onder invloed van spanning. | Herkristallisatietemperatuur onder de solidus | Zuiver metaal en eenfase Austenitische legering | Op de lasnaad, een klein beetje in de warmte-beïnvloede zone | Langs austeniet grens |
| Scheurclassificatie | Basisfunctie | Gevoelig temperatuurbereik | Onedel metaal | Positie | Scheurtrend | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Hete crack | Scheur in vloeibaarheid | Onder invloed van de hoogste temperatuur van de thermische lascycluser vindt hersmelting plaats tussen de warmte-beïnvloede zone en de lagen van het meerlagenlassen en er ontstaan scheuren onder invloed van spanning | Iets lagere temperatuur onder de solidus | Nikkelchroomstaal met hoge sterkte, austenitisch staal en nikkelbasislegering met meer s, P en C | Warmte beïnvloede zone en tussenlaag van meerlagig lassen | Scheuren langs de productgrens |
| Scheur opnieuw verhitten | Tijdens de spanningsontlastende behandeling van dikke plaatgelaste structuur, wanneer er verschillende niveaus van spanningsconcentratie zijn in het grofkorrelige gebied van de warmte-beïnvloede zone, is de extra vervorming als gevolg van spanningsrelaxatie groter dan de kruipplasticiteit van het onderdeel, waardoor opnieuw warmtescheuren zullen optreden. | Temperen behandeling bij 600 ~ 700 ℃ | Hoogsterkte staal, pearlietstaal, austenitisch staal en nikkelbasislegering met precipitatieversterkende elementen | Grove korrelzone van door warmte beïnvloede zone | Scheuren langs de productgrens | |
| Vertraagde scheur | De scheur met vertragingskarakteristieken wordt geproduceerd door de gecombineerde werking van verharde structuur, waterstof en begrenzingsspanning | Onder punt m | Medium en hoog koolstofstaallaag en medium gelegeerd staal, titaniumlegering, enz. | Warmte beïnvloede zone, een kleine hoeveelheid in de las | Interkristallijn of transkristallijn | |
| Harding Verbrossingsscheur | Het wordt voornamelijk veroorzaakt door de verharde structuur en de scheur veroorzaakt door de lasspanning | M. Dichtbij punt | NiCrMo koolstofhoudend staal, martensitisch roestvrij staal en gereedschapsstaal | Warmte beïnvloede zone, een kleine hoeveelheid in de las | Interkristallijne of draagbare artikelen | |
| Koude scheur | Lage plastische verbrossingsscheur | Bij een lagere temperatuur ontstaan scheuren omdat de krimpspanning van het basismetaal groter is dan de plastische reserve van het materiaal zelf. | Onder 400 ℃ | Gietijzer, hardmetaal | Warmte beïnvloede zone en lasnaad | Interkristallijne of draagbare artikelen |
| Lamellaire scheur | Dit is voornamelijk te wijten aan de aanwezigheid van gelaagde insluitsels (langs de walsrichting) in de staalplaaten de spanning loodrecht op de walsrichting gegenereerd tijdens het lassen, resulterend in "stap" gelaagde scheurvorming in de warmte beïnvloede zone of iets daarbuiten | Onder ongeveer 400 ℃ | Dikke plaatstructuur van laaggelegeerd hoogsterkte staal met onzuiverheden | Nabij hitte beïnvloede zone | Transgranulair of randproduct | |
| Spanningscorrosie (SCC) | Vertraagd scheuren van sommige gelaste constructies (zoals vaten en pijpen) onder de gecombineerde inwerking van corrosief medium en spanning | Elke bedrijfstemperatuur | Koolstofstaal, laag gelegeerd staal, roestvrij staal, aluminiumlegering, enz. | Las en warmte beïnvloede zone | Interkristallijn of transkristallijn |
Als oprichter van MachineMFG heb ik meer dan tien jaar van mijn carrière gewijd aan de metaalbewerkingsindustrie. Door mijn uitgebreide ervaring ben ik een expert geworden op het gebied van plaatbewerking, verspaning, werktuigbouwkunde en gereedschapsmachines voor metalen. Ik denk, lees en schrijf voortdurend over deze onderwerpen en streef er voortdurend naar om voorop te blijven lopen in mijn vakgebied. Laat mijn kennis en expertise een aanwinst zijn voor uw bedrijf.
NL 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
PT 
PT_BR 
RU 
KO