鐵材料抗拉強度與硬度關系的分析

摘 要：本文主要對鐵材料抗拉強度與硬度關系進行計算。在研究之后發現，鐵材料抗拉強度與硬度關系之間呈現正比例關聯，同時也存在線性關聯情況。鐵材料受到制造工藝及化學成分不同因素影響，鐵材料抗拉強度與硬度之間在換算處理之后，同樣具有分散特性。但是在生產條件影響之下，可以通過硬度對產品生產質量進行監控。

關鍵詞：鐵材料；抗拉強度；硬度

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

0 前言

機械零部件產品質量在檢驗過程中，最為主要力學性能指標為硬度及抗拉強度，其中強度基本上受到材料應用價值所決定，抗拉強度是機械零件承載能力及評估主要分析參數。硬度檢測方法在實際應用過程中，簡化硬度檢測計算流程，對機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系進行檢測，了解機械零件強度。因此，了解抗拉強度和硬度關系，具有重要現實意義，同時也是研究人員主要追求任務。

1 鐵的抗拉強度及硬度關系

在國際標準及國家標準上，對鐵抗拉強度及硬度數值都進行了明確規定，鐵的抗拉強度和硬度之間呈現正比例關聯。在了解到某種類別鐵材料硬度數值之后，就可以通過換算方式，了解到該種類別鐵材料的抗拉強度。但是不同類別鐵材料在化學組成上面會存在一定差別，生產工藝不同，進而通過換算公式所計算出來的鐵的抗拉強度存在一定誤差。

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值的鐵材料，在通過調整材料質態方式，將鐵材料抗拉強度轉變為620mpa，但是鐵材料在經過正太處理之后，抗拉強度僅僅為540mpa。按照研究人員所發表的研究報告可知，硬度及抗拉強度之間在進行換算過程中，可以借助布氏硬度及維氏硬度構建換算規則。材料為鐵材料，在進行換算過程中，大部分鐵材料都處于信度極限狀態之下，抗拉強度分散系數基本上全部在200mpa左右。因此，按照鐵材料生產條件，構建鐵材料的抗拉強度及硬度關系模型就顯著尤為重要[1]。

2 鐵材料的抗拉強度與硬度關系

2.1 灰鑄鐵抗拉強度與硬度關系

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

在20世紀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度、硬度及共晶度之間的關系進行分析研究，并且開展了大量研究實驗。研究人員在研究之后發現，抗拉強度、硬度及共晶度在灰鑄鐵性質上面都具有重要作用，灰鑄鐵硬度不斷提高，共晶度數值顯著不斷，灰鑄鐵抗拉強度也顯著提升。也就是說，灰鑄鐵共晶度、抗拉強度及硬度之間呈現正比例關聯[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度之間比值對灰鑄鐵切削性能進行衡量，這種衡量方法更加直接，抗拉強度數值較高，就表示灰鑄鐵硬度數值較高，進而灰鑄鐵具有良好切削性能。在應用抗拉強度作為灰鑄鐵質量判斷標準的國家內，都是按照不同型號灰鑄鐵將其歸納到不同抗拉強度范圍捏。

人們之所以對灰鑄鐵強度要求越加嚴苛，主要原因還是由于加工機床精確度不斷提升，切削逐漸高速化發展，構件硬度在機床運行上面的作用越加凸顯出來。所以，在對灰鑄鐵質量進行分析研究過程中，抗拉強度還是灰鑄鐵力學性能主要衡量標準，共晶度是判斷灰鑄鐵鑄造性能的主要衡量標準，硬度是判斷灰鑄鐵加工性能的主要衡量標準。與此同時，在對灰鑄鐵內部質量優良程度進行分析研究中，還需要借助成熟度、品質系數及硬化度進行分析研究[4]。

2.2 球鐵抗拉強度與硬度庴

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

研究人員在對球鐵抗拉強度與硬度關系進行統計分析研究之后發現，球鐵抗拉強度及硬度之間呈現線性關聯。汽車行業在快速發展建設過程中，我國鑄造行業正在進入到快速發展行列中。現階段，汽車發動機曲軸在制造上，通過球鐵進行制造已經成為曲軸制造的主要發展趨勢。我國研究人員在研究之后發現，曲軸硬度及抗拉強度之間也呈現正比例關聯[5]。

3 結論

按照上述分析研究可知，鐵材料抗拉強度與硬度關系之間就呈現正比例關聯，在部分情況下，鐵材料抗拉強度及硬度之間還呈現線性關系。鐵材料由于受到制造工藝及化學成分等因素影響，在對鐵材料抗拉強度及硬度關系進行換算分析研究中，還存在分散情況。但是鐵材料生產條件在固定情況下，可以借助構建鐵材料抗拉強度和硬度關系的方式，對鐵材料產品生產質量進行監控。

參考文獻：

[1]張瑞雪，張錦，孫安，仇國民，馬麗.ZG06Cr13Ni4Mo不銹鋼材料抗拉強度與布氏硬度的關系[J].理化檢驗（物理分冊），2011（04）：209-211+264.

[2]董紅磊，李邦憲，張君鵬，薄柯.長管拖車鋼瓶硬度控制范圍和驗收標準的探討[J].壓力容器，2012（10）：47-50+66.

[3]蔡旭升，呂振，朱德貴，陳羽綸.SiC含量對SiCw/Cu復合材料組織與力學性能的影響[J].材料科學與工藝，2015（05）：115-122.

[4]趙洪運，劉洪偉.22MnB5超高強鋼焊接組織與性能[J].焊接學報，2014（02）：67-69+78+116.

[5]王德慶，張大偉.低溫球磨制備塊體納米Al晶體材料的組織與性能[J].大連交通大學學報，2010（01）：68-73.

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。