金屬材料特質(zhì)

2.1疲勞

許多機(jī)械零件和工程構(gòu)件，是承受交變載荷工作的。在交變載荷的作用下，雖然應(yīng)力水平低于材料的屈服極限，但經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)力反復(fù)循環(huán)作用以后，也會(huì)發(fā)生突然脆性斷裂，這種現(xiàn)象叫做金屬材料的疲勞。金屬材料疲勞斷裂的特點(diǎn)是：（1）載荷應(yīng)力是交變的；（2）載荷的作用時(shí)間較長(zhǎng)；（3）斷裂是瞬時(shí)發(fā)生的；（4）無(wú)論是塑性材料還是脆性材料，在疲勞斷裂區(qū)都是脆性的。所以，疲勞斷裂是工程上常見(jiàn)、危險(xiǎn)的斷裂形式。

金屬材料的疲勞現(xiàn)象，按條件不同可分為下列幾種：

（1）高周疲勞：指在低應(yīng)力（工作應(yīng)力低于材料的屈服極限，甚至低于彈性極限）條件下，應(yīng)力循環(huán)周數(shù)在100000以上的疲勞。它是常見(jiàn)的一種疲勞破壞。高周疲勞一般簡(jiǎn)稱為疲勞。

（2）低周疲勞：指在高應(yīng)力（工作應(yīng)力接近材料的屈服極限）或高應(yīng)變條件下，應(yīng)力循環(huán)周數(shù)在10000~100000以下的疲勞。由于交變的塑性應(yīng)變?cè)谶@種疲勞破壞中起主要作用，因而，也稱為塑性疲勞或應(yīng)變疲勞。

（3）熱疲勞：指由于溫度變化所產(chǎn)生的熱應(yīng)力的反復(fù)作用，所造成的疲勞破壞。

（4）腐蝕疲勞：指機(jī)器部件在交變載荷和腐蝕介質(zhì)（如酸、堿、海水、活性氣體等）的共同作用下，所產(chǎn)生的疲勞破壞。

（5）接觸疲勞：這是指機(jī)器零件的接觸表面，在接觸應(yīng)力的反復(fù)作用下，出現(xiàn)麻點(diǎn)剝落或表面壓碎剝落，從而造成機(jī)件失效破壞。

2.2塑性

塑性是指金屬材料在載荷外力的作用下，產(chǎn)生 變形（塑性變形）而不被破壞的能力。金屬材料在受到拉伸時(shí)，長(zhǎng)度和橫截面積都要發(fā)生變化，因此，金屬的塑性可以用長(zhǎng)度的伸長(zhǎng)（延伸率）和斷面的收縮（斷面收縮率）兩個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量。

金屬材料的延伸率和斷面收縮率愈大，表示該材料的塑性愈好，即材料能承受較大的塑性變形而不破壞。一般把延伸率大于百分之五的金屬材料稱為塑性材料（如低碳鋼等），而把延伸率小于百分之五的金屬材料稱為脆性材料（如灰口鑄鐵等）。塑性好的材料，它能在較大的宏觀范圍內(nèi)產(chǎn)生塑性變形，并在塑性變形的同時(shí)使金屬材料因塑性變形而強(qiáng)化，從而提高材料的強(qiáng)度，保證了零件的使用。此外，塑性好的材料可以順利地進(jìn)行某些成型工藝加工，如沖壓、冷彎、冷拔、校直等。因此，選擇金屬材料作機(jī)械零件時(shí)，必須滿足一定的塑性指標(biāo)。

20世紀(jì)80年代以來(lái)， 改革開(kāi)放政策的實(shí)施，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，帶動(dòng)了無(wú)縫鋼管行業(yè)的進(jìn)步。無(wú)縫不銹鋼管的生產(chǎn)也得了快速地成長(zhǎng)，引進(jìn)了先進(jìn)的工藝技術(shù)和裝備，如久立率先引進(jìn)了3500t擠壓機(jī)，不僅使久立工業(yè)用不銹鋼無(wú)縫管的生產(chǎn)工藝和裝備跨入世界先進(jìn)行列，而且作為擠壓生產(chǎn)工藝的探路者推動(dòng)了我國(guó)不銹鋼無(wú)縫管工藝的變革，被列為當(dāng)年度中國(guó)不銹鋼行業(yè)10件大事之一。對(duì)一些重要用途的不銹鋼管，如核電站用管（特殊規(guī)格）等，用戶多采用擠壓工藝生產(chǎn)供料為主，高端不銹鋼管的生產(chǎn)逐步實(shí)現(xiàn)常態(tài)化；冷軋、冷拔管生產(chǎn)裝備引進(jìn)或國(guó)產(chǎn)化更是舉不勝舉，這些無(wú)縫管機(jī)組的引進(jìn)投產(chǎn)，使我國(guó)無(wú)縫不銹鋼管工藝技術(shù)及裝備水平提高到了當(dāng)代國(guó)際水平。

目前，我國(guó)不銹鋼管應(yīng)用領(lǐng)域“以冷軋、冷拔代熱軋”產(chǎn)品為主，熱軋管機(jī)組生產(chǎn)的不銹管主要還是為冷加工提供管坯料。國(guó)內(nèi)久立特材、寶鋼鋼管、太鋼鋼管、武進(jìn)鋼管、中興能源、常熟華新、長(zhǎng)城特鋼（成都無(wú)縫）、青山不銹、華迪鋼管等是高端無(wú)縫不銹鋼管生產(chǎn)的主力軍。

在工藝技術(shù)方面，我國(guó)裝備先進(jìn)的無(wú)縫鋼管生產(chǎn)線，大部分是1990年以后建成的。生產(chǎn)過(guò)程計(jì)算機(jī)控制、錐形穿孔機(jī)、軋輥全液壓壓下技術(shù)、集中變輥設(shè)計(jì)、軋輥單傳動(dòng)、限動(dòng)芯棒軋制、階梯芯棒軋制等先進(jìn)技術(shù)得到普遍應(yīng)用。隨著我國(guó)無(wú)縫鋼管行業(yè)工藝技術(shù)與裝備水平的不斷進(jìn)步，不銹鋼管（含大直徑、厚壁）生產(chǎn)方式也呈多樣化發(fā)展，主要有擠壓機(jī)組、周期軋管機(jī)組、頂管機(jī)組、穿軋（穿孔+冷軋、冷拔）、熱軋+冷軋、冷拔方式等多種生產(chǎn)方法。另外，也有少量采用其他方式生產(chǎn)，如鍛造鏜孔等生產(chǎn)方式。