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鋼的基本計算公式(超全)


編輯:2022-09-07 14:44:42

今天分享一份超全的鋼的計算公式,收藏起來慢慢看,希望會對你有所幫助。

角鋼=邊長*邊厚*0.015

焊管/無縫鋼管=(外徑-壁厚)×壁厚×0.02466

方管=邊長×4×0.00785=周長/3.14

矩形管=(長+寬)×2×壁厚×0.00785

扁鋼=寬度*壁厚*0.00785

鍍鋅扁鋼=寬度×壁厚×0.00785×1.06

板材=長度×寬度×厚度×0.00785

花紋板=[厚度×0.0785+0.3]×長度*寬度

六角鋼=對邊×對邊距離×0.0065

八角鋼=對邊×對邊距離×0.0065

不銹鋼板=長度×寬度×厚度×7.93

圓鋼重量(公斤)=0.00617×直徑×直徑×長度

方鋼重量(公斤)=0.00785×邊寬×邊寬×長度

六角鋼重量(公斤)=0.0068×對邊寬×對邊寬×長度

八角鋼重量(公斤)=0.0065×對邊寬×對邊寬×長度

螺紋鋼重量(公斤)=0.00617×計算直徑×計算直徑×長度

角鋼重量(公斤)=0.00785×(邊寬+邊寬-邊厚)×邊厚×長度

扁鋼重量(公斤)=0.00785×厚度×邊寬×長度

鋼管重量(公斤)=0.02466×壁厚×(外徑-壁厚)×長度


01

六方體體積的計算


公式?s20.866×H/m/k即對邊×對邊×0.866×高或厚度


02

各種鋼管(材)重量換算公式


鋼管的重量=0.25×π×(外徑平方-內徑平方)×L×鋼鐵比重


其中:π = 3.14,L=鋼管長度,鋼鐵比重取7.8


所以,鋼管的重量=0.25×3.14×(外徑平方-內徑平方)×L×7.8


* 如果尺寸單位取米(M),則計算的重量結果為公斤(Kg)


鋼的密度為:7.85g/cm3(注意:單位換算)


鋼材理論重量計算的計量單位為公斤( kg )。


其基本公式為:

W(重量,kg)=F(斷面積 mm2×L(長度,m×ρ(密度,g/cm3×1/1000


03

各種鋼材理論重量計算公式


鋼的基本計算公式(超全)


鋼的基本計算公式(超全)


鋼的基本計算公式(超全)


鋼的基本計算公式(超全)


鋼的基本計算公式(超全)


鋼的基本計算公式(超全)


鋼的基本計算公式(超全)


鋼的基本計算公式(超全)


常 用 數 據

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

鋼的比重(密度):7.8g/cm

不銹鋼比重(密度):7.78g/cm

鋅比重(密度):7.05g/cm

鋁的比重(密度):2.7g/cm



洛氏、布式、維式、努氏硬度之間的換算公式


01

努氏硬度→維氏硬度


鋼的基本計算公式(超全)


經實際數據驗證,該公式的******相對換算誤差為0.75%,具有較高的參考價值。


02

洛氏硬度→維氏硬度


鋼的基本計算公式(超全)


此公式用我國公布的黑色金屬硬度標準數據進行換算,其HRC誤差基本上在±0.4HRC 范圍內,其******誤差也僅±0.9HRC,計算的HV誤差******為±15HV。


②根據不同壓頭所受應力σHRC=σHV,通過對洛氏硬度與維氏硬度壓痕深度關系曲線的分析得出公式

鋼的基本計算公式(超全)


本公式與國家標準實驗換算值對照,換算式計算結果與標準實驗值之誤差為±0.1HRC。


03

洛氏硬度→布氏硬度


對布氏壓痕和洛氏壓痕深度關系進行分析,根據壓頭的應力σHRC=σHB得出換算公式

鋼的基本計算公式(超全)


計算結果與國家標準實驗值對照,換算式計算結果與標準實驗值之誤差為±0.1HRC。


04

布氏硬度→維氏硬度


布氏硬度與維氏硬度的關系,同樣根據σHB=σHV得出公式

鋼的基本計算公式(超全)


鋼的基本計算公式(超全)


此公式換算結果與國家標準換算值對照,換算誤差為±2HV。


05

努氏硬度→洛氏硬度


因為努氏硬度與洛氏硬度的對應曲線類似于拋物線,故由曲線得出近似的換算公式為

鋼的基本計算公式(超全)


此公式比較******,可以作為使用參考。


連鑄常用的計算公式


澆注能力:連鑄機每分鐘澆注的鋼液量

Q=nFVr

Q

連鑄機的澆注能力(t/min)

n

流數

F

連鑄坯的斷面積(m2)

V

拉坯速度(m/min)

r

連鑄坯的比重


鋼液成坯率

C1=(澆注坯量/鋼液澆筑量)×100%

一般為96~98%


連鑄坯的合格率

C2=(合格鑄坯量/澆注坯量)×100%

一般為96~99%


連鑄坯的日有效作業率

C3=(連鑄機每日實際澆注時間/24)×100%


連鑄機的日產量

Q日=24×60×Q×C1×C2×C3

Q

澆注能力(噸/分鐘)


鋼水收得率

C4=(合格的鑄坯量/鋼液澆注量)×100%


連鑄機的流數

n=G/(F×V×r×T)

n

連鑄機的流數

G

盛鋼桶容量(t)

F

鑄坯的斷面積(m2)

V

坯拉速度(m/min)

r

連鑄坯的比重(t/m3)(碳素******鋼7.6,沸騰鋼7.4)

T

盛鋼桶內鋼液允許的澆注時間(min)


盛鋼桶內鋼液******允許的澆注時間

T******=[(lgG-0.2)/0.3]×f

T******

盛鋼桶內鋼液******允許的澆注時間(分鐘)

G

盛鋼桶容量(噸)

f

質量系數,取決于盛鋼桶所允許的溫度損失,要求格的鋼種取10,要求低鋼種取12


拉坯速度

V=K×L/F

V

拉坯速度(m/min)

L

鑄坯斷面周長(mm)

F

鑄坯的斷面積(mm2)

K

速度系數(m×mm/) 方坯45~75,板坯45~60,圓坯35~45


中間包的***小容量

G中小=1.3FVrTn

G中小

中間包***小容量(t)

F

鑄坯的斷面積(m2)

V

拉坯速度(m/min)

r

鋼液比重(t/m3) 一般取7.0

T

更換盛鋼桶所需時間(t)

n

流數


結晶器倒錐度

εs=(S下-S上)/S下×100%

εs

結晶器倒錐度(%)

S下

結晶器下口面積(mm2)

S上

結晶器上口面積(mm2)

對于矩形坯和板坯連鑄機,鑄坯的寬度和厚度方向上的收縮率不一樣

結晶器倒錐度計算

ε=(L下-L上)/L下×100%

ε

結晶器邊長計算的倒錐度(%)

L下

結晶器下口寬邊或窄邊的長度(mm)

L上

結晶器上口寬邊或窄邊的長度(mm)


結晶器的冷卻強度

Q=0.0036Fv

Q

結晶器冷卻水量(m3/h)

F

結晶器水縫總面積(mm2) 其中F=B×D

B

結晶器的水縫周長(mm)

D

結晶器水縫斷面寬度,取4~5mm

v

冷卻水在水縫內的流速,方坯取6~12m/s,板坯取3.5~5m/s


二次冷卻段的耗水量

Q=W×G

Q

二冷區耗水量(m3/h)

W

二次冷卻強度(升/千克鋼)(也叫比水量:所消耗的冷卻水量與通過二冷區的鑄坯質量的比值。)低碳鋼比水量1.0~1.2升/千克鋼;中高碳鋼,低合金鋼比水量0.7~1.0升/千克鋼;不銹鋼,裂紋敏感鋼比水量0.4~0.6升/千克鋼;高速鋼比水量0.1~0.3升/千克鋼

G

連鑄機理論小時產量(t/h)


澆注平臺溫度(盛鋼桶開始澆注時,桶內鋼液測量的溫度)

T平=T中+△T1+△T2+βt

T平

澆注平臺溫度(℃)

T中

中間包內鋼液的理論澆注溫度(℃)

△T1

中包內鋼液初期溫度降低值(℃)(與中包預熱狀態有關,一般10~15℃)

△T2

鋼液從盛鋼桶到中間包的溫度降低值(℃)

β

盛鋼桶內自然降溫速率(℃/min)

盛鋼桶50噸為1.3~1.5℃/min,盛鋼桶100噸為0.5~0.6℃/min,盛鋼桶200噸為0.3~0.4℃/min,盛鋼桶300噸為0.2~0.3℃/min

t

盛鋼桶內鋼液******允許澆注時間(min)


連鑄澆注溫度(中間包內鋼液溫度)

T中=T熔+a

T中

中間包的鋼液理論澆注溫度(℃)

T熔

鋼液的熔點(℃)

T熔=1538℃-[88C%+8Si%+5Mn%+30P%+25S%+5Ca%+4Ni%+2Mo%+2V%+1.5Cr%]

a

鋼液的過熱度(℃)

中包過熱度取值范圍10~30℃,鑄坯斷面大的取值高一些


鋼的熱處理工藝設計經驗公式


01

鋼的熱處理


1.1正火加熱時間


t=KD

t

加熱時間

D

工件有效厚度(mm)

K

加熱時間系數(s/mm)


K值的經驗數據

加熱設備

加熱溫度(℃)

碳素鋼K/(S/mm)

合金鋼K(S/mm)

箱式爐

800~950

50~60

60~70

鹽浴爐

800~950

12~25

20~30


1.2正火加熱溫度


根據鋼的相變臨界點選擇正火加熱溫度

低碳鋼

T=Ac3+(100~150℃)

中碳鋼

T=Ac3+(50~100℃)

高碳鋼

T=Ac3+(30~50℃)

亞共析剛

T=Ac3+(30~80℃)

共析鋼及過共析鋼

T=Acm+(30~50℃)


1.3淬火加熱時間


t=a×K×D(不經預熱)

t=(a+b)×K×D(經一次預熱)

t=(a+b+c)×K×D(經二次預熱)

t

加熱時間(min)

a

到達淬火溫度的加熱系數(min/mm)

b

到達預熱溫度的加熱系數(min/mm)

c

到達二次預熱溫度的加熱系數(min/mm)

K

裝爐修正系數

D

工件的有效厚度(mm)


在一般的加熱條件下,采用箱式爐進行加熱時,碳素鋼及合金鋼a多采用1~1.5min/mm;b為1.5~2min/mm(高速鋼及合金鋼一次預熱a=0.5~0.3;b=2.5~3.6;二次預熱a=0.5~0.3;b=1.5~2.5;c=0.8~1.1),若在箱式爐中進行快速加熱時,當爐溫較淬火加熱溫度高出100~150℃時,系數a約為1.5~20s/mm,系數b不用另加。若用鹽浴加熱,則所需時間,應較箱式爐中加熱時間少1/5(經預熱)至1/3(不經預熱)左右。


工件裝爐修正系數K

工件裝爐方式

修正系數

t030111.1

1.0

t030111.3

2.0

t030111.5

1.3

t030111.7

1.0


1.4淬火加熱溫度


亞共析鋼的淬火加熱溫度

Ac3+(30~50℃)

共析和過共析鋼

Ac1+(30~50℃)

合金鋼的淬火加熱溫度

Ac1(或Ac3)+(50~100℃)


1.5回火加熱時間


對于中溫或高溫回火的工件,回火時間是指均勻透燒所用的時間

t=aD+b

t

回火保溫時間(min)

D

工件有效尺寸(mm)

a

加熱系數(min/mm)

b

附加時間,一般為10~20min

鹽浴的加熱系數為0.5~0.8min/mm;

鉛浴的加熱系數為0.3~0.5min/mm;

井式回火電爐(RJJ系列回火電爐)加熱系數為1.0~1.5min/mm

箱式電爐加熱系數為2~2.5min/mm


1.6回火加熱溫度


T=200+k(60-x)

x

回火后硬度值(HRC)

k

待定系數,對于45鋼,x>30,k=11


大量試驗表明,當鋼的回火參數P一定時,回火所達到的工藝效果—硬度值或力學性能相同。因此,按傳統經驗式確定回火參數僅在標準態(回火1h)時方可使用,實際生產應用受到限制。


為了解決上述問題,將有關因素均定量表達,文獻中導出如下回火公式:


(1)?在200~400℃范圍:

HV=640-(T-20)×1.05+(lgt-1.28)×366+(T-200)(lgt-1.28)×0.036

(2)?400~600℃范圍:

HV=17.2×103/T-(lgt-1.28)×29.4-(T-400)(lgt-1.28)×0.023

T

回火溫度℃

t

回火時間min


對比可以看出影響回火效果的主要因素是T和t能較好,較真實地反映出實際工藝參數的影響,定量地表達了不同溫度區間回火硬度的變化特征。


02

鋼的淬火冷卻時間計算


鋼預冷淬火時空氣預冷時間ty(s)

ty=12+(3~4)D

D

淬火工件危險截面厚度(mm)

鋼Ms點上分級冷卻時間tf(s)

tf=30+5D


03

鋼的淬火硬度的計算


鋼終端淬火試驗時,距試樣頂端4~40mm范圍內各點硬度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

到頂端距離(mm)

G

奧氏體晶粒度

鋼的******淬火硬度,即淬火鋼獲得90%馬氏體時的硬度Hh(HRC)

Hh=30+50C

鋼的臨界淬火硬度,即淬火鋼獲得50%馬氏體時的硬度H1(HRC)

H1=24+40C

鋼淬火組織為馬氏體時的硬度HVM

HVM=127+949C+27Si+11Mn+8Ni+16Cr+21logvM

鋼淬火組織為貝氏體時的硬度HVB

HVB=-323+185C+330Si+153Mn+65Ni+144Cr+191Mo+logv B(89+54C-55Si-22Mn-10Ni-20Cr-33Mo)

鋼淬火組織為珠光體-鐵素體的硬度HVPF

HVPF=42+223C+53Si+30Mn+13Ni+7Cr+19Mo+logv PF(10-19Si+4Ni+8Cr+130V)


04

鋼回火后硬度的計算


鋼淬火組織為馬氏體時的回火硬度HVM

HVM=-74-434C-368Si+15Mn+37Ni+17Cr-335Mo-2235V+(103/PB)(260+616C+321Si-21Mn-35Ni-11Cr+352Mo-2345V)

PB

回火參數(回火溫度×回火時間),此處加熱時間為1h

鋼淬火組織為貝氏體時的回火硬度HVB

HVB=262+162C-349Si-64Mn-6Ni-186Cr-485Mo-857+(103/PB)(-149+43C+336Si+79Mn+16Ni+196Cr+498Mo+1094V)

鋼回火后硬度回歸方程

HRC=75.5-0.094T+0.66CM

T

回火溫度(℃)

CM

鋼的含碳量或碳當量(%)

CM=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15

45鋼回火后硬度回歸方程

HV=640-(T-200)1.05-(logt-1.28)36.6+(T-200)(logt-1.28)0.0036

20≤T≤400

HV=17.2×104/T-(logt-1.28)29.4-(T-400)(logt-1.28)0.014

400≤T≤600

t

回火時間(min)


05

鋼的回火溫度估算(碳素鋼)


T=200+k(60-x)

x

回火后硬度值(HRC)

k

待定系數,對于45鋼,x>30,k=11;x≤30,k=12


06

由鋼的化學成分估算力學性能


6.1 求屈服比(屈服極限σs/抗拉強度σb)


油液淬火調質σs/σb(%)

σs/σb=55+3Si+4Mn+8Cr+10Mo+3Ni+20V

Si≤1.8%,Mn≤1.1%,Cr≤1.8%,Mo≤0.5%,Ni≤5%,V≤0.25%

材料適用直徑在φ150~200mm

空氣淬火調質鋼σs/σb(%)

σs/σb=48+3Si+4Mn+8Cr+10Mn+3Ni+20V


6.2 求抗拉強度σb(9.8×MPa)


調質鋼

σb=100C-100(C-0.40)/3+100Si/10+100Mo/4+30Mn+6Ni+2W+60V

適用C≤0.9%,Si≤1.8%,Mn≤1.1%,Cr≤1.8%,Ni≤5%,V≤2%

普通正火及退火鋼

σb =20+100CM

熱軋鋼

σb=27+56CM

鍛鋼

σb=27+50CM

鑄鐵

σb=27+48CM

CM

鋼的碳當量

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


機加工常用計算公式


術語和單位


Dm

加工直徑(mm)

Vc

切削速度(m/min)

n

主軸轉速(r/min)

Tc

加工時間(min)

Qz

金屬去除量(cm3/min)

Im

加工長度(mm)

Pc

有效功率(kW)

Kc0.4

切削厚度為0.4mm時的單位切削力(N/mm2)

fn

每轉進給量(mm/r)

kr

主偏角(度)

Rmax

表面粗糙度(um)

刀片刀尖半徑(mm)

ap

切削深度(mm)


公式


切削速度(m/min)

Vc=π×Dm×n/103

主軸轉速(r/min)

n=vc×103/(π×Dm)

金屬去除量(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

加工時間(min)

Tc=Im/fn×n

表面粗糙度(um)

Rmax=fn2/ rε×125

刀尖R補償公式

Z=R-R*tan(a/2)

X=Z*tan(a)


01

常用車削加工計算公式


鋼的基本計算公式(超全)


  • 切削線速度Vc(m/min)

鋼的基本計算公式(超全)


Dm:加工直徑,單位(mm

n:主軸轉速,單位(rpm


  • 主軸轉速 n (rpm)

鋼的基本計算公式(超全)


Vc:切削線速度,單位(m/min)

Dm:加工直徑,單位(mm


  • 金屬去除率 Q (cm3/min)

鋼的基本計算公式(超全)


Vc:切削線速度,單位(m/min)

ap:切深(吃刀量),單位(mm)

fn:每轉進給量,單位(mm/r)


  • 凈功率 Pc (kW)

鋼的基本計算公式(超全)


Vc:切削線速度,單位(m/min)

ap:切深(吃刀量),單位(mm)

fn:每轉進給量,單位(mm/r)


  • 加工時間 Tc (min)

鋼的基本計算公式(超全)


Im:加工長度,單位(mm)

fn:每轉進給量,單位(mm/r)

n:主軸轉速,單位(rpm


  • 特定切削力 Kc(N/mm2)

鋼的基本計算公式(超全)


kc1:特定切削力,適用于hm= 1 mm

hm:平均切屑厚度,單位(mm)

mc:實際校正系數hm

γ0:切屑前角


02

常用銑削加工計算公式


鋼的基本計算公式(超全)


03

常用孔加工計算公式


鋼的基本計算公式(超全)



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