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6. 硬度

硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。

⑴布氏硬度（HB）

以一定的载荷（一般3000kg）把一定大小（直径一般为10mm）的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值（HB），单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。

⑵洛氏硬度（HR）

当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示：

HRA：是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料（如硬质合金等）。

HRB：是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸铁等）。

HRC：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火钢等）。

⑶维氏硬度（HV）

以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值（HV）。

按用途则又可分为碳素结构钢、碳素工具钢。

碳素工具钢 含碳量在0.65～1.35%之间，经热处理后可得到高硬度和高耐磨性，主要用于制造各种工具、刃具、模具和量具（见工具钢）。

碳素结构钢按照钢材屈服强度分为5个牌号：

Q195、Q215、Q235、Q255、Q275

每个牌号由于质量不同分为A、B、C、D等级，多的有四种，有的只有一；另外还有钢材冶炼的脱氧方法区别。

脱氧方法符号：

F——沸腾钢

b——半镇静钢

Z——镇静钢

TZ——特殊镇静钢 ^[1] 

圆钢的材质：Q195、Q235、10#、20#、35#、45#、Q215、Q345、12Cr1Mov、15CrMo、304、316、20Cr、40Cr、20CrMo、35CrMo、42CrMo、40CrNiMo、GCr15、65Mn、50Mn、50Cr、3Cr2W8V、20CrMnTi、5CrMnMo等。 ^[2] 

1. 用途

主要用于制造桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器、输油输气管道、大型钢结构等。

2. 性能要求

(1) 高强度：一般其的屈服强度在300MPa以上。

(2) 高韧性：要求延伸率为15%～20%，室温冲击韧性大于600kJ/m～800kJ/m。 对于大型焊接构件，还要求有较高的断裂韧性。

(3) 良好的焊接性能和冷成型性能。

(4) 低的冷脆转变温度。

(5) 良好的耐蚀性。

3. 成分特点

(1) 低碳：由于韧性、焊接性和冷成形性能的要求高，其碳含量不超过0.20%。

(2) 加入以锰为主的合金元素。

(3) 加入铌、钛或钒等辅加元素：少量的铌、钛或钒在钢中形成细碳化物或碳氮化物，有利于获得细小的铁素体晶粒和提高钢的强度和韧性。

此外，加入少量铜（≤0.4%）和磷（0.1%左右）等，可提高抗腐蚀性能。加入少量稀土元素，可以脱硫、去气，使钢材净化，改善韧性和工艺性能。

(2)需要较多的成型道次。在辊式冷弯成型过程中主要加工过程为弯曲变形，除产品弯曲角局部有轻减薄外，变形材料的厚度在成型过程中假定保持不变;在孔型设计时，要注意合理分配变形量，尤其是在第一道，后面几道，变形量不易过大。另外可以使用侧辊和过弯辊，对型材进行预弯，且使型材断面的中性线与成品型材的中性线重合，使型材上下所受的力平衡，从而避免纵向弯曲。如果在加工过程中发现纵向弯曲，可根据实际情况增加部分轧辊，尤其注意后面几道。

其它如使用矫直机进行矫直，变更机架间距，采用托辊，调整各架次的轧辊间隙等措施均可减小或消除纵向弯曲。需要注意的是，通过调整各架次的轧辊间隙来减轻纵向弯曲需要有熟练的技术才行。

(3)辊式冷弯速度的控制，成型辊压力的调整要合适，尽量减少反复冷弯弯曲疲劳裂纹，并适当进行润滑和冷却，进一步减少热应力裂纹的产生等，控制弯曲半径，即弯曲半径不能太小，否则产品表面易产生裂纹，针对高强板在冷成形冷弯工艺中出现的后延性断裂现象，为了满足结构设计要求，建议在满足材料的力学设计要求的前提下优化截面形状，如增加弯角半径，减小冷弯角或加大截面形状等方式处理也是一种行之有效的方法。