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钢的基本计算公式(超全)


编辑:2022-09-07 14:44:42

今天分享一份超全的钢的计算公式,收藏起来慢慢看,希望会对你有所帮助。

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 m×L(长度,m×ρ(密度,g/c×1/1000



03

各种钢材理论重量计算公式


钢的基本计算公式(超全)



钢的基本计算公式(超全)


钢的基本计算公式(超全)



钢的基本计算公式(超全)



钢的基本计算公式(超全)


钢的基本计算公式(超全)


钢的基本计算公式(超全)



钢的基本计算公式(超全)



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



钢的基本计算公式(超全)


经实际数据验证,该公式的******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


钢的基本计算公式(超全)



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******误差也仅±0.9HRC,计算的HV误差******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

钢的基本计算公式(超全)


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

钢的基本计算公式(超全)



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

钢的基本计算公式(超全)



钢的基本计算公式(超全)


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

钢的基本计算公式(超全)



此公式比较******,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******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******允许的浇注时间

T******=[(lgG-0.2)/0.3]×f

T******

盛钢桶内钢液******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***小容量

G中小=1.3FVrTn

G中小

中间包***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******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) 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******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)0.0036

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+20V

Si≤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)

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


钢的基本计算公式(超全)


  • 切削线速度Vc(m/min)

钢的基本计算公式(超全)


Dm:加工直径,单位(mm

n:主轴转速,单位(rpm



  • 主轴转速 n (rpm)

钢的基本计算公式(超全)


Vc:切削线速度,单位(m/min)

Dm:加工直径,单位(mm



  • 金属去除率 Q (cm³/min)

钢的基本计算公式(超全)


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)


  • 净功率 Pc (kW)

钢的基本计算公式(超全)



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)



  • 加工时间 Tc (min)

钢的基本计算公式(超全)


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


  • 特定切削力 Kc(N/mm²)

钢的基本计算公式(超全)


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


钢的基本计算公式(超全)


03

常用孔加工计算公式


钢的基本计算公式(超全)





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