钢的基本计算公式（超全）
编辑：2021-08-31 16:09:37
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 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)0.0036 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) |
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
切削线速度Vc（m/min）
Dm：加工直径，单位（mm）
n：主轴转速，单位（rpm）
主轴转速 n （rpm）
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）
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）
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）
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）
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
