硬度與其他力學(xué)性能的關(guān)系

由于硬度與抗拉強(qiáng)度有一定的換算關(guān)系，而其他一些力學(xué)性能又與抗拉強(qiáng)度有關(guān)，因此硬度與其他力學(xué)性能也有一定的關(guān)系。

實(shí)踐證明，由于布氏硬度（HB）與抗拉強(qiáng)度（σb）的關(guān)系為σb≈1/3HB，而彎曲疲勞極限（σ-1）與抗拉強(qiáng)度（σb）之間的關(guān)系為σ-3≈1/2σb，因而σ-1與HB之間存在下列近似關(guān)系：

σ-1≈1/6HB

此外，對(duì)中低強(qiáng)度鋼，人們還獲得如下的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式：

碳鋼σ-1=12 HRC 122

高強(qiáng)度合金鋼σ-1=8.7（1 1.35ψ）HRC(ψ為面縮率)

即疲勞極限與靜強(qiáng)度間有大致的直線規(guī)律。

在一些資料中還給出了某些材料更具體的彎曲疲勞限與抗拉強(qiáng)度的近似關(guān)系式，例如對(duì)碳鋼有σ-1=0.35σb 12.2；對(duì)灰鑄鐵有σ-1=0.25σb 2；對(duì)鋁有σ-1=（0.25~0.4）σb；對(duì)單相黃銅有σ-1=（0.3~0.4）σb關(guān)系等。將這些關(guān)系或“黑色金屬硬度與抗拉強(qiáng)度的關(guān)系”和“有色金屬硬度與抗拉強(qiáng)度的關(guān)系”給出的HB與σb的換算數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)，就不難得出σ-1與HB的換算數(shù)據(jù)，即由布氏硬度（HB）推知彎曲疲勞極限（σ-1）。

由彎曲的疲勞勞極限（σ-1）還可以導(dǎo)出其他應(yīng)力下疲勞極限與硬度的關(guān)系，其換算有下更公式：

抗壓疲勞    σ-1P =0.85σ-1(鋼)

           σ-1P =0.65σ-1(鑄鋼)

扭轉(zhuǎn)疲勞    τ-1 =0.8σ-1(鑄鐵)

還有資料證明，對(duì)于一般碳鋼，當(dāng)硬度為HRC 40~45時(shí)具有的疲勞強(qiáng)度，但以完全淬火和回火為前提，這也恰是上述σ-1與HRC關(guān)系式應(yīng)用的上限值。硬度再升高，疲勞極限反而下降。

此外，硬度與耐磨性或抗磨性、可切削性等也有一定的關(guān)系。一般情況下，若其他條件相同，硬度值越高，耐磨性（或抗磨性）越好，如量具、刃具和磨球等就是如此。硬度高低可表現(xiàn)可削性的好壞。如許多材料（特別是鋼鐵材料），當(dāng)其硬度值處于179~230 HB范圍時(shí)，其可切削性能，過(guò)高或過(guò)低都會(huì)使其可切削性變差。

管線用低合金鋼

石油、長(zhǎng)輸，油田集輸，X46級(jí)以上的管線用鋼板和熱連軋帶鋼的總稱，簡(jiǎn)稱管線鋼。

技術(shù)要求 管線鋼的生產(chǎn)都按API

SPEC 5L 驗(yàn)收和供貨。美國(guó)石油學(xué)會(huì)API技術(shù)規(guī)范以其先進(jìn)性、通用性和安全性在國(guó)際上享有很高聲譽(yù)，并為多數(shù)國(guó)家所采用(原有的SPEC 5LS和5LX已合并于1995年4月的API第41版本之中)。

(1)化學(xué)成分。API對(duì)制管(包括無(wú)縫鋼管和焊接鋼管)用材的熔煉分析化學(xué)成分規(guī)定如表所示。

該規(guī)范包括由A25～X80共12個(gè)強(qiáng)度級(jí)別的管線用鋼，高于X42級(jí)，可以添加鈮、釩、鈦及其他元素，根據(jù)制成鋼管的規(guī)格尺寸確定添加數(shù)量。

(2)高強(qiáng)度。要求管線鋼具有高的屈服強(qiáng)度，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于X65級(jí)以上的貝氏體類型的管線鋼，由于制管工藝引起的包辛格效應(yīng)將有所減弱。

(3)高韌性。夏氏V型缺口沖擊試驗(yàn)(SR5)和落錘撕裂試驗(yàn)(SR6)，可以作為附加條件評(píng)定鋼的脆性破壞的傾向。對(duì)于使用于“高寒地帶的管線，高硫油氣的管線和海底管線用鋼，又針對(duì)管線敷設(shè)條件和油氣田特性，提出不同的技術(shù)要求。經(jīng)驗(yàn)表明，管線斷裂特性中，管內(nèi)介質(zhì)減壓波速度大于管線脆性斷裂擴(kuò)展速度時(shí)為延性破斷，相反則表現(xiàn)為脆性破壞。

(4)良好的焊接性。鋼材焊接性的設(shè)計(jì)原則，實(shí)際上就是馬氏體點(diǎn)(Ms)和馬氏體硬度(HVmax )的控制，通常以鋼的焊接碳當(dāng)量(Ceq)和焊接裂紋敏感性系數(shù)(Pcm)來(lái)評(píng)定管線鋼的焊接性水平。由于野外敷設(shè)管線的惡劣條件以及制管的工藝技術(shù)水平，力求焊縫的高質(zhì)量。

(5)耐腐蝕性和抗應(yīng)力腐蝕的能力。管線鋼為普遍的是經(jīng)受內(nèi)壁高硫油氣的H2S腐蝕和外表面的海水腐蝕。

成分設(shè)計(jì) 管線鋼成分設(shè)計(jì)的基本方案是低碳、高錳和鋁鎮(zhèn)靜，以及微合金化。