钢材的基本公式
角钢=边长*边厚*0.015 |
焊管/无缝钢管=(外径-壁厚)×壁厚×0.02466 |
方管=边长×4×0.00785=周长/3.14 |
矩形管=(长+宽)×2×壁厚×0.00785 |
扁钢=宽度*壁厚*0.00785 |
镀锌扁钢=宽度×壁厚×0.00785×1.06 |
板材=长度×宽度×厚度×0.00785 |
花纹板=[厚度×0.0785+0.3]×长度*宽度 |
六角钢=对边×对边距离×0.0065 |
八角钢=对边×对边距离×0.0065 |
不锈钢板=长度×宽度×厚度×7.93 |
圆钢重量(公斤)=0.00617×直径×直径×长度 |
方钢重量(公斤)=0.00785×边宽×边宽×长度 |
六角钢重量(公斤)=0.0068×对边宽×对边宽×长度 |
八角钢重量(公斤)=0.0065×对边宽×对边宽×长度 |
螺纹钢重量(公斤)=0.00617×计算直径×计算直径×长度 |
角钢重量(公斤)=0.00785×(边宽+边宽-边厚)×边厚×长度 |
扁钢重量(公斤)=0.00785×厚度×边宽×长度 |
钢管重量(公斤)=0.02466×壁厚×(外径-壁厚)×长度 |
01
六方体体积的计算
公式 s20.866×H/m/k即对边×对边×0.866×高或厚度
02
各种钢管(材)重量换算公式
钢管的重量=0.25×π×(外径平方-内径平方)×L×钢铁比重
其中:π = 3.14,L=钢管长度,钢铁比重取7.8
所以,钢管的重量=0.25×3.14×(外径平方-内径平方)×L×7.8
* 如果尺寸单位取米(M),则计算的重量结果为公斤(Kg)
钢的密度为:7.85g/cm3(注意:单位换算)
钢材理论重量计算的计量单位为公斤( kg )。
其基本公式为:
W(重量,kg)=F(断面积 mm2)×L(长度,m)×ρ(密度,g/cm3)×1/1000
03
各种钢材理论重量计算公式
常 用 数 据 |
1 m= 3.281 ft |
1 in= 25.4 mm |
1 lb= 0.4536 kg |
1 oz= 28.3 g |
1 kgf= 9.81 N |
1 lbf=4.45 N |
1 MPa=145.161 lb / in |
钢的比重(密度):7.8g/cm |
不锈钢比重(密度):7.78g/cm |
锌比重(密度):7.05g/cm |
铝的比重(密度):2.7g/cm |
|
洛氏、布式、维式、努氏硬度之间的换算公式
01
努氏硬度→维氏硬度
经实际数据验证,该公式的最大相对换算误差为0.75%,具有较高的参考价值。
02
洛氏硬度→维氏硬度
①
此公式用我国公布的黑色金属硬度标准数据进行换算,其HRC误差基本上在±0.4HRC 范围内,其最大误差也仅±0.9HRC,计算的HV误差最大为±15HV。
②根据不同压头所受应力σHRC=σHV,通过对洛氏硬度与维氏硬度压痕深度关系曲线的分析得出公式
本公式与国家标准实验换算值对照,换算式计算结果与标准实验值之误差为±0.1HRC。
03
洛氏硬度→布氏硬度
对布氏压痕和洛氏压痕深度关系进行分析,根据压头的应力σHRC=σHB得出换算公式
计算结果与国家标准实验值对照,换算式计算结果与标准实验值之误差为±0.1HRC。
04
布氏硬度→维氏硬度
布氏硬度与维氏硬度的关系,同样根据σHB=σHV得出公式
此公式换算结果与国家标准换算值对照,换算误差为±2HV。
05
努氏硬度→洛氏硬度
因为努氏硬度与洛氏硬度的对应曲线类似于抛物线,故由曲线得出近似的换算公式为
此公式比较精确,可以作为使用参考。
连铸常用的计算公式
浇注能力:连铸机每分钟浇注的钢液量 |
Q=nFVr |
Q |
连铸机的浇注能力(t/min) |
n |
流数 |
F |
连铸坯的断面积(m2) |
V |
拉坯速度(m/min) |
r |
连铸坯的比重 |
钢液成坯率 |
C1=(浇注坯量/钢液浇筑量)×100%一般为96~98% |
连铸坯的合格率 |
C2=(合格铸坯量/浇注坯量)×100%一般为96~99% |
连铸坯的日有效作业率 |
C3=(连铸机每日实际浇注时间/24)×100% |
连铸机的日产量 |
Q日=24×60×Q×C1×C2×C3 |
Q |
浇注能力(吨/分钟) |
钢水收得率 |
C4=(合格的铸坯量/钢液浇注量)×100% |
连铸机的流数 |
n=G/(F×V×r×T) |
n |
连铸机的流数 |
G |
盛钢桶容量(t) |
F |
铸坯的断面积(m2) |
V |
坯拉速度(m/min) |
r |
连铸坯的比重(t/m3)(碳素镇静钢7.6,沸腾钢7.4) |
T |
盛钢桶内钢液允许的浇注时间(min) |
盛钢桶内钢液最大允许的浇注时间 |
T最大=[(lgG-0.2)/0.3]×f |
T最大 |
盛钢桶内钢液最大允许的浇注时间(分钟) |
G |
盛钢桶容量(吨) |
f |
质量系数,取决于盛钢桶所允许的温度损失,要求格的钢种取10,要求低钢种取12 |
拉坯速度 |
V=K×L/F |
V |
拉坯速度(m/min) |
L |
铸坯断面周长(mm) |
F |
铸坯的断面积(mm2) |
K |
速度系数(m×mm/) 方坯45~75,板坯45~60,圆坯35~45 |
中间包的最小容量 |
G中小=1.3FVrTn |
G中小 |
中间包最小容量(t) |
F |
铸坯的断面积(m2) |
V |
拉坯速度(m/min) |
r |
钢液比重(t/m3) 一般取7.0 |
T |
更换盛钢桶所需时间(t) |
n |
流数 |
结晶器倒锥度 |
εs=(S下-S上)/S下×100% |
εs |
结晶器倒锥度(%) |
S下 |
结晶器下口面积(mm2) |
S上 |
结晶器上口面积(mm2) |
对于矩形坯和板坯连铸机,铸坯的宽度和厚度方向上的收缩率不一样 |
结晶器倒锥度计算 |
ε=(L下-L上)/L下×100% |
ε |
结晶器边长计算的倒锥度(%) |
L下 |
结晶器下口宽边或窄边的长度(mm) |
L上 |
结晶器上口宽边或窄边的长度(mm) |
结晶器的冷却强度 |
Q=0.0036Fv |
Q |
结晶器冷却水量(m3/h) |
F |
结晶器水缝总面积(mm2) 其中F=B×D |
B |
结晶器的水缝周长(mm) |
D |
结晶器水缝断面宽度,取4~5mm |
v |
冷却水在水缝内的流速,方坯取6~12m/s,板坯取3.5~5m/s |
二次冷却段的耗水量 |
Q=W×G |
Q |
二冷区耗水量(m3/h) |
W |
二次冷却强度(升/千克钢)(也叫比水量:所消耗的冷却水量与通过二冷区的铸坯质量的比值。)低碳钢比水量1.0~1.2升/千克钢;中高碳钢,低合金钢比水量0.7~1.0升/千克钢;不锈钢,裂纹敏感钢比水量0.4~0.6升/千克钢;高速钢比水量0.1~0.3升/千克钢 |
G |
连铸机理论小时产量(t/h) |
浇注平台温度(盛钢桶开始浇注时,桶内钢液测量的温度) |
T平=T中+△T1+△T2+βt |
T平 |
浇注平台温度(℃) |
T中 |
中间包内钢液的理论浇注温度(℃) |
△T1 |
中包内钢液初期温度降低值(℃)(与中包预热状态有关,一般10~15℃) |
△T2 |
钢液从盛钢桶到中间包的温度降低值(℃) |
β |
盛钢桶内自然降温速率(℃/min)盛钢桶50吨为1.3~1.5℃/min,盛钢桶100吨为0.5~0.6℃/min,盛钢桶200吨为0.3~0.4℃/min,盛钢桶300吨为0.2~0.3℃/min |
t |
盛钢桶内钢液最大允许浇注时间(min) |
连铸浇注温度(中间包内钢液温度) |
T中=T熔+a |
T中 |
中间包的钢液理论浇注温度(℃) |
T熔 |
钢液的熔点(℃) |
T熔=1538℃-[88C%+8Si%+5Mn%+30P%+25S%+5Ca%+4Ni%+2Mo%+2V%+1.5Cr%] |
a |
钢液的过热度(℃)中包过热度取值范围10~30℃,铸坯断面大的取值高一些 |
钢的热处理工艺设计经验公式
01
钢的热处理
1.1正火加热时间
t=KD |
t |
加热时间 |
D |
工件有效厚度(mm) |
K |
加热时间系数(s/mm) |
K值的经验数据 |
加热设备 |
加热温度(℃) |
碳素钢K/(S/mm) |
合金钢K(S/mm) |
箱式炉 |
800~950 |
50~60 |
60~70 |
盐浴炉 |
800~950 |
12~25 |
20~30 |
1.2正火加热温度
根据钢的相变临界点选择正火加热温度 |
低碳钢 |
T=Ac3+(100~150℃) |
中碳钢 |
T=Ac3+(50~100℃) |
高碳钢 |
T=Ac3+(30~50℃) |
亚共析刚 |
T=Ac3+(30~80℃) |
共析钢及过共析钢 |
T=Acm+(30~50℃) |
1.3淬火加热时间
t=a×K×D(不经预热) |
t=(a+b)×K×D(经一次预热) |
t=(a+b+c)×K×D(经二次预热) |
t |
加热时间(min) |
a |
到达淬火温度的加热系数(min/mm) |
b |
到达预热温度的加热系数(min/mm) |
c |
到达二次预热温度的加热系数(min/mm) |
K |
装炉修正系数 |
D |
工件的有效厚度(mm) |
在一般的加热条件下,采用箱式炉进行加热时,碳素钢及合金钢a多采用1~1.5min/mm;b为1.5~2min/mm(高速钢及合金钢一次预热a=0.5~0.3;b=2.5~3.6;二次预热a=0.5~0.3;b=1.5~2.5;c=0.8~1.1),若在箱式炉中进行快速加热时,当炉温较淬火加热温度高出100~150℃时,系数a约为1.5~20s/mm,系数b不用另加。若用盐浴加热,则所需时间,应较箱式炉中加热时间少1/5(经预热)至1/3(不经预热)左右。
工件装炉修正系数K |
工件装炉方式 |
修正系数 |
t030111.1 |
1.0 |
t030111.3 |
2.0 |
t030111.5 |
1.3 |
t030111.7 |
1.0 |
1.4淬火加热温度
亚共析钢的淬火加热温度 |
Ac3+(30~50℃) |
共析和过共析钢 |
Ac1+(30~50℃) |
合金钢的淬火加热温度 |
Ac1(或Ac3)+(50~100℃) |
1.5回火加热时间
对于中温或高温回火的工件,回火时间是指均匀透烧所用的时间t=aD+b |
t |
回火保温时间(min) |
D |
工件有效尺寸(mm) |
a |
加热系数(min/mm) |
b |
附加时间,一般为10~20min |
盐浴的加热系数为0.5~0.8min/mm;铅浴的加热系数为0.3~0.5min/mm;井式回火电炉(RJJ系列回火电炉)加热系数为1.0~1.5min/mm箱式电炉加热系数为2~2.5min/mm |
1.6回火加热温度
T=200+k(60-x) |
x |
回火后硬度值(HRC) |
k |
待定系数,对于45钢,x>30,k=11 |
大量试验表明,当钢的回火参数P一定时,回火所达到的工艺效果—硬度值或力学性能相同。因此,按传统经验式确定回火参数仅在标准态(回火1h)时方可使用,实际生产应用受到限制。
为了解决上述问题,将有关因素均定量表达,文献中导出如下回火公式:
(1) 在200~400℃范围:HV=640-(T-20)×1.05+(lgt-1.28)×366+(T-200)(lgt-1.28)×0.036 |
(2) 在400~600℃范围:HV=17.2×103/T-(lgt-1.28)×29.4-(T-400)(lgt-1.28)×0.023 |
T |
回火温度℃ |
t |
回火时间min |
对比可以看出影响回火效果的主要因素是T和t能较好,较真实地反映出实际工艺参数的影响,定量地表达了不同温度区间回火硬度的变化特征。
02
钢的淬火冷却时间计算
钢预冷淬火时空气预冷时间ty(s) |
ty=12+(3~4)D |
D |
淬火工件危险截面厚度(mm) |
钢Ms点上分级冷却时间tf(s) |
tf=30+5D |
03
钢的淬火硬度的计算
钢终端淬火试验时,距试样顶端4~40mm范围内各点硬度H4~40(HRC) |
H4~40=88C1/2-0.0135E2C1/2+19Cr1/2+6.3Ni1/2+16Mn1/2+35Mo1/2+5Si1/2-0.82G-20E1/2+2.11E-2 |
E |
到顶端距离(mm) |
G |
奥氏体晶粒度 |
钢的最高淬火硬度,即淬火钢获得90%马氏体时的硬度Hh(HRC) |
Hh=30+50C |
钢的临界淬火硬度,即淬火钢获得50%马氏体时的硬度H1(HRC) |
H1=24+40C |
钢淬火组织为马氏体时的硬度HVM |
HVM=127+949C+27Si+11Mn+8Ni+16Cr+21logvM |
钢淬火组织为贝氏体时的硬度HVB |
HVB=-323+185C+330Si+153Mn+65Ni+144Cr+191Mo+logv B(89+54C-55Si-22Mn-10Ni-20Cr-33Mo) |
钢淬火组织为珠光体-铁素体的硬度HVPF |
HVPF=42+223C+53Si+30Mn+13Ni+7Cr+19Mo+logv PF(10-19Si+4Ni+8Cr+130V) |
04
钢回火后硬度的计算
钢淬火组织为马氏体时的回火硬度HVM |
HVM=-74-434C-368Si+15Mn+37Ni+17Cr-335Mo-2235V+(103/PB)(260+616C+321Si-21Mn-35Ni-11Cr+352Mo-2345V) |
PB |
回火参数(回火温度×回火时间),此处加热时间为1h |
钢淬火组织为贝氏体时的回火硬度HVB |
HVB=262+162C-349Si-64Mn-6Ni-186Cr-485Mo-857+(103/PB)(-149+43C+336Si+79Mn+16Ni+196Cr+498Mo+1094V) |
钢回火后硬度回归方程 |
HRC=75.5-0.094T+0.66CM |
T |
回火温度(℃) |
CM |
钢的含碳量或碳当量(%) |
CM=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 |
45钢回火后硬度回归方程 |
HV=640-(T-200)1.05-(logt-1.28)36.6+(T-200)(logt-1.28)0.003620≤T≤400 |
HV=17.2×104/T-(logt-1.28)29.4-(T-400)(logt-1.28)0.014400≤T≤600 |
t |
回火时间(min) |
05
钢的回火温度估算(碳素钢)
T=200+k(60-x) |
x |
回火后硬度值(HRC) |
k |
待定系数,对于45钢,x>30,k=11;x≤30,k=12 |
06
由钢的化学成分估算力学性能
6.1 求屈服比(屈服极限σs/抗拉强度σb)
油液淬火调质σs/σb(%) |
σs/σb=55+3Si+4Mn+8Cr+10Mo+3Ni+20VSi≤1.8%,Mn≤1.1%,Cr≤1.8%,Mo≤0.5%,Ni≤5%,V≤0.25%材料适用直径在φ150~200mm |
空气淬火调质钢σs/σb(%) |
σs/σb=48+3Si+4Mn+8Cr+10Mn+3Ni+20V |
6.2 求抗拉强度σb(9.8×MPa)
调质钢 |
σb=100C-100(C-0.40)/3+100Si/10+100Mo/4+30Mn+6Ni+2W+60V适用C≤0.9%,Si≤1.8%,Mn≤1.1%,Cr≤1.8%,Ni≤5%,V≤2% |
普通正火及退火钢 |
σb =20+100CM |
热轧钢 |
σb=27+56CM |
锻钢 |
σb=27+50CM |
铸铁 |
σb=27+48CM |
CM |
钢的碳当量 |
CM=[1+0.5(C-0.20)]C+0.15Si+[0.125+0.25(C+0.20)Mn]+[1.25-0.5(C-0.20)]P+0.20Cr+0.10Ni |
机加工常用计算公式
术语和单位
Dm |
加工直径(mm) |
Vc |
切削速度(m/min) |
n |
主轴转速(r/min) |
Tc |
加工时间(min) |
Qz |
金属去除量(cm3/min) |
Im |
加工长度(mm) |
Pc |
有效功率(kW) |
Kc0.4 |
切削厚度为0.4mm时的单位切削力(N/mm2) |
fn |
每转进给量(mm/r) |
kr |
主偏角(度) |
Rmax |
表面粗糙度(um) |
rε |
刀片刀尖半径(mm) |
ap |
切削深度(mm) |
公式
切削速度(m/min) |
Vc=π×Dm×n/103 |
主轴转速(r/min) |
n=vc×103/(π×Dm) |
金属去除量(cm3/min) |
Qz=vc×ap×fn |
所需功率(kW) |
Pc=vc×ap×fn×kc0.4/60×103(0.4/fn×sin kr)0.29 |
加工时间(min) |
Tc=Im/fn×n |
表面粗糙度(um) |
Rmax=fn2/ rε×125 |
刀尖R补偿公式 |
Z=R-R*tan(a/2)X=Z*tan(a) |
01
常用车削加工计算公式
Dm:加工直径,单位(mm)
n:主轴转速,单位(rpm)
Vc:切削线速度,单位(m/min)
Dm:加工直径,单位(mm)
Vc:切削线速度,单位(m/min)
ap:切深(吃刀量),单位(mm)
fn:每转进给量,单位(mm/r)
Vc:切削线速度,单位(m/min)
ap:切深(吃刀量),单位(mm)
fn:每转进给量,单位(mm/r)
Im:加工长度,单位(mm)
fn:每转进给量,单位(mm/r)
n:主轴转速,单位(rpm)
kc1:特定切削力,适用于hm= 1 mm
hm:平均切屑厚度,单位(mm)
mc:实际校正系数hm
γ0:切屑前角
02
常用铣削加工计算公式
03
常用孔加工计算公式
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