鐵材料抗拉強(qiáng)度與硬度關(guān)系的分析

摘 要：本文主要對鐵材料抗拉強(qiáng)度與硬度關(guān)系進(jìn)行計算。在研究之后發(fā)現(xiàn)，鐵材料抗拉強(qiáng)度與硬度關(guān)系之間呈現(xiàn)正比例關(guān)聯(lián)，同時也存在線性關(guān)聯(lián)情況。鐵材料受到制造工藝及化學(xué)成分不同因素影響，鐵材料抗拉強(qiáng)度與硬度之間在換算處理之后，同樣具有分散特性。但是在生產(chǎn)條件影響之下，可以通過硬度對產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：鐵材料；抗拉強(qiáng)度；硬度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.045

0 前言

機(jī)械零部件產(chǎn)品質(zhì)量在檢驗過程中，最為主要力學(xué)性能指標(biāo)為硬度及抗拉強(qiáng)度，其中強(qiáng)度基本上受到材料應(yīng)用價值所決定，抗拉強(qiáng)度是機(jī)械零件承載能力及評估主要分析參數(shù)。硬度檢測方法在實際應(yīng)用過程中，簡化硬度檢測計算流程，對機(jī)械零件并不造成任何影響。在部分情況下，材料硬度還可以通過換算關(guān)系進(jìn)行檢測，了解機(jī)械零件強(qiáng)度。因此，了解抗拉強(qiáng)度和硬度關(guān)系，具有重要現(xiàn)實意義，同時也是研究人員主要追求任務(wù)。

1 鐵的抗拉強(qiáng)度及硬度關(guān)系

在國際標(biāo)準(zhǔn)及國家標(biāo)準(zhǔn)上，對鐵抗拉強(qiáng)度及硬度數(shù)值都進(jìn)行了明確規(guī)定，鐵的抗拉強(qiáng)度和硬度之間呈現(xiàn)正比例關(guān)聯(lián)。在了解到某種類別鐵材料硬度數(shù)值之后，就可以通過換算方式，了解到該種類別鐵材料的抗拉強(qiáng)度。但是不同類別鐵材料在化學(xué)組成上面會存在一定差別，生產(chǎn)工藝不同，進(jìn)而通過換算公式所計算出來的鐵的抗拉強(qiáng)度存在一定誤差。

就以45號鐵材料來說，鐵材料在高溫回火及正火工藝處理之后，就能夠獲得相同硬度數(shù)值的鐵材料，在通過調(diào)整材料質(zhì)態(tài)方式，將鐵材料抗拉強(qiáng)度轉(zhuǎn)變?yōu)?20mpa，但是鐵材料在經(jīng)過正太處理之后，抗拉強(qiáng)度僅僅為540mpa。按照研究人員所發(fā)表的研究報告可知，硬度及抗拉強(qiáng)度之間在進(jìn)行換算過程中，可以借助布氏硬度及維氏硬度構(gòu)建換算規(guī)則。材料為鐵材料，在進(jìn)行換算過程中，大部分鐵材料都處于信度極限狀態(tài)之下，抗拉強(qiáng)度分散系數(shù)基本上全部在200mpa左右。因此，按照鐵材料生產(chǎn)條件，構(gòu)建鐵材料的抗拉強(qiáng)度及硬度關(guān)系模型就顯著尤為重要[1]。

2 鐵材料的抗拉強(qiáng)度與硬度關(guān)系

2.1 灰鑄鐵抗拉強(qiáng)度與硬度關(guān)系

灰鑄鐵屬于多相復(fù)合材料，主要由片狀石墨、珠光體及鐵素體構(gòu)成，在不同灰鑄鐵材料內(nèi)，不同組成材料含量及形態(tài)等方面也存在一定差別，這樣對灰鑄鐵抗拉強(qiáng)度進(jìn)行分析研究，具有重要現(xiàn)實意義。除此之外，在對灰鑄鐵抗拉強(qiáng)度分析研究中，還會受到灰鑄鐵內(nèi)合金元素添加數(shù)量及熔煉形式等因素影響，所以在對灰鑄鐵抗拉強(qiáng)度及硬度關(guān)系分析上，難度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鐵材料[2]。

在20世紀(jì)60年代，研究人員在對灰鑄鐵分析研究中，主要對灰鑄鐵抗拉強(qiáng)度、硬度及共晶度之間的關(guān)系進(jìn)行分析研究，并且開展了大量研究實驗。研究人員在研究之后發(fā)現(xiàn)，抗拉強(qiáng)度、硬度及共晶度在灰鑄鐵性質(zhì)上面都具有重要作用，灰鑄鐵硬度不斷提高，共晶度數(shù)值顯著不斷，灰鑄鐵抗拉強(qiáng)度也顯著提升。也就是說，灰鑄鐵共晶度、抗拉強(qiáng)度及硬度之間呈現(xiàn)正比例關(guān)聯(lián)[3]。

近幾年，研究人員在對灰鑄鐵分析研究中，主要借助布氏硬度及抗拉強(qiáng)度之間比值對灰鑄鐵切削性能進(jìn)行衡量，這種衡量方法更加直接，抗拉強(qiáng)度數(shù)值較高，就表示灰鑄鐵硬度數(shù)值較高，進(jìn)而灰鑄鐵具有良好切削性能。在應(yīng)用抗拉強(qiáng)度作為灰鑄鐵質(zhì)量判斷標(biāo)準(zhǔn)的國家內(nèi)，都是按照不同型號灰鑄鐵將其歸納到不同抗拉強(qiáng)度范圍捏。

人們之所以對灰鑄鐵強(qiáng)度要求越加嚴(yán)苛，主要原因還是由于加工機(jī)床精確度不斷提升，切削逐漸高速化發(fā)展，構(gòu)件硬度在機(jī)床運行上面的作用越加凸顯出來。所以，在對灰鑄鐵質(zhì)量進(jìn)行分析研究過程中，抗拉強(qiáng)度還是灰鑄鐵力學(xué)性能主要衡量標(biāo)準(zhǔn)，共晶度是判斷灰鑄鐵鑄造性能的主要衡量標(biāo)準(zhǔn)，硬度是判斷灰鑄鐵加工性能的主要衡量標(biāo)準(zhǔn)。與此同時，在對灰鑄鐵內(nèi)部質(zhì)量優(yōu)良程度進(jìn)行分析研究中，還需要借助成熟度、品質(zhì)系數(shù)及硬化度進(jìn)行分析研究[4]。

2.2 球鐵抗拉強(qiáng)度與硬度庴

球鐵也是一種常見多相復(fù)合材料，主要由四種材料構(gòu)成，分別為球狀石墨、珠光體、鐵素體及碳化物，正常情況下球鐵內(nèi)碳化物數(shù)量十分有限。球鐵內(nèi)不同組成成分頷聯(lián)及形態(tài)存在差異情況下，球鐵抗拉強(qiáng)度也會發(fā)生一定變化，球鐵硬度也會受到影響。尤其是球鐵在進(jìn)行熱處理之后，球鐵所進(jìn)行的熱處理主要分為三種類別，分別為正貨、淬火、回火。球鐵進(jìn)行熱處理，實際上就是進(jìn)行強(qiáng)韌化處理，在這種情況下球鐵抗拉強(qiáng)度及硬度之間關(guān)系就變得更加復(fù)雜。

研究人員在對球鐵抗拉強(qiáng)度與硬度關(guān)系進(jìn)行統(tǒng)計分析研究之后發(fā)現(xiàn)，球鐵抗拉強(qiáng)度及硬度之間呈現(xiàn)線性關(guān)聯(lián)。汽車行業(yè)在快速發(fā)展建設(shè)過程中，我國鑄造行業(yè)正在進(jìn)入到快速發(fā)展行列中?，F(xiàn)階段，汽車發(fā)動機(jī)曲軸在制造上，通過球鐵進(jìn)行制造已經(jīng)成為曲軸制造的主要發(fā)展趨勢。我國研究人員在研究之后發(fā)現(xiàn)，曲軸硬度及抗拉強(qiáng)度之間也呈現(xiàn)正比例關(guān)聯(lián)[5]。

3 結(jié)論

按照上述分析研究可知，鐵材料抗拉強(qiáng)度與硬度關(guān)系之間就呈現(xiàn)正比例關(guān)聯(lián)，在部分情況下，鐵材料抗拉強(qiáng)度及硬度之間還呈現(xiàn)線性關(guān)系。鐵材料由于受到制造工藝及化學(xué)成分等因素影響，在對鐵材料抗拉強(qiáng)度及硬度關(guān)系進(jìn)行換算分析研究中，還存在分散情況。但是鐵材料生產(chǎn)條件在固定情況下，可以借助構(gòu)建鐵材料抗拉強(qiáng)度和硬度關(guān)系的方式，對鐵材料產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：許可（1984-），男，河北石家莊人，助理工程師，金屬材料工程專業(yè)。