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力学性能
①抗拉强度(σb):试样在拉伸过程中,在拉断时所承受的 力(Fb),除以试样原横截面积(So)所得的应力(σ),称为抗拉强度(σb),单位为N/mm2(MPa)。它表示金属材料在拉力作用下抵抗破坏的 能力。式中:Fb--试样拉断时所承受的 力,N(牛顿); So--试样原始横截面积,mm2。
②屈服点(σs):具有屈服现象的金属材料,试样在拉伸过程中力不增加(保持恒定)仍能继续伸长时的应力,称屈服点。若力发生下降时,则应区分上、下屈服点。屈服点的单位为N/mm2(MPa)。 上屈服点(σsu):试样发生屈服而力首次下降前的 应力; 下屈服点(σsl):当不计初始瞬时效应时,屈服阶段中的小应力。 式中:Fs--试样拉伸过程中屈服力(恒定),N(牛顿)So--试样原始横截面积,mm2。
③断后伸长率:(σ)在拉伸试验中,试样拉断后其标距所增加的长度与原标距长度的百分比,称为伸长率。以σ表示,单位为%。式中:L1--试样拉断后的标距长度,mm; L0--试样原始标距长度,mm。
④断面收缩率:(ψ)在拉伸试验中,试样拉断后其缩径处横截面积的 缩减量与原始横截面积的百分比,称为断面收缩率。以ψ表示,单位为%。式中:S0--试样原始横截面积,mm2; S1--试样拉断后缩径处的少横截面积,mm2。
⑤硬度指标 :金属材料抵抗硬的物体压陷表面的能力,称为硬度。根据试验方法和适用范围不同,硬度又可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度、显微硬度和高温硬度等。对于管材一般常用的有布氏、洛氏、维氏硬度三种。
布氏硬度(HB):用一定直径的钢球或硬质合金球,以规定的试验力(F)压入式样表面,经规定保持时间后卸除试验力,测量试样表面的压痕直径(L)。布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商。以HBS(钢球)表示,单位为N/mm2(MPa)。
四、钢铁的腐蚀机理:
钢铁的腐蚀是由于其化学和电化学反应,由表及里,使钢铁受到破坏,丧失其原有 性能的结果,钢铁存在着一种内在的自发倾向,即由金属向其更稳定的自然状态转化, 就是钢铁的自然腐蚀的趋势。 在自然界中, 由于腐蚀介质不同, 钢铁的腐蚀有各种各样, 可以分为:大气腐蚀、水及海水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀。 钢铁由铁素体和微量渗碳体组成,在含有电解质的水中时,将发生如下电化学反应: 阳极反应:Fe → Fe2+ + 2e 阴极反应:2H+ + 2e → H2↑ 或 在溶液中: Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2 在水与氧作用下,Fe(OH)2 生成水合氧化铁,即铁锈。 2 Fe(OH)2+ H2O +
1 O2 → Fe2O3·x H2O 2H2O + O2 + 4e → 4OH-
在电化学反应中,被腐蚀的是阳极。 1、铁锈的组成: 从化学成分上看,铁锈从里到外是由:FeO﹒nH2O;Fe2O3﹒nH2O;Fe3O4﹒nH2O 三层组 成, 铁锈也可视作铁在氧化还原成原始矿石的过程, 因此和天然铁矿石一样是由不同晶 形(α 、β 、γ 、δ )的 FeOOH、Fe3O4 和一些非晶形物质组成,从结构上看,锈层是一 个疏松多孔的含水固体,从组成上看,是较稳定的铁化合物如 Fe3O4、 、Fe2O3、α -FeOOH 及较活泼的铁化合物如γ -FeOOH、Fe(OH)2、 、Fe(OH)3、的混合体,新生锈主要是γ -FeOOH,老锈主要是 Fe3O4。 钢铁的腐蚀过程为: O2 →(重排) α —FeOOH Fe3O4、 Fe → FeO→ Fe(OH)2 → Fe(OH)3→γ -FeOOH
→(Fe(OH)2) Fe2O3
→(脱水)
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