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        試樣尺寸對(duì)低合金鋼斷后伸長(zhǎng)率的影響研究

        2024-01-10 01:33:30汪麗麗胡自明吳玉紅
        山東冶金 2023年6期
        關(guān)鍵詞:標(biāo)距低合金鋼適用性

        汪麗麗,胡自明,吳玉紅

        (山東泰山鋼鐵集團(tuán)有限公司,山東 濟(jì)南 271100)

        1 前言

        斷后伸長(zhǎng)率是衡量金屬材料塑性的重要指標(biāo),它作為判定鋼帶是否合格的重要依據(jù),是根據(jù)拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算求得的[1]。用于測(cè)量斷后伸長(zhǎng)率的拉伸試樣在各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中(如GB/T 228.1、JIS Z 2241和ASTM A 370 等)普遍采用比例試樣和非比例試樣,比例試樣的原始標(biāo)距L0與試樣橫截面積S0的平方根成正比,即L0=kS0,k為比例系數(shù),常用的k=5.65、11.3等;非比例試樣的原始標(biāo)距L0為一組固定的值,與試樣橫截面積S0無(wú)關(guān),常用的L0=50、80、200 mm 等。目前市場(chǎng)上不同的廠家相同牌號(hào)(特別是一些國(guó)外牌號(hào))的鋼帶,使用的拉伸試樣不盡相同,由于斷后伸長(zhǎng)率與拉伸試樣的形狀、尺寸及橫截面積有較大關(guān)系,造成不同試樣的斷后伸長(zhǎng)率無(wú)法直接比較,這給實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)判斷、市場(chǎng)貿(mào)易和技術(shù)交流帶來(lái)諸多不便,因此,研究不同試樣尺寸對(duì)伸長(zhǎng)率的影響頗為重要。

        GB/T 17600《鋼的伸長(zhǎng)率換算》系列標(biāo)準(zhǔn)建立在Oliver 公式的基礎(chǔ)上,規(guī)定了不同類型鋼材在室溫下不同標(biāo)距斷后伸長(zhǎng)率之間的換算方法,賈曉飛等[2]驗(yàn)證了GB/T 17600.1《鋼的伸長(zhǎng)率換算第1 部分:碳素鋼和低合金鋼》在普通碳素鋼上有較好的適用性,然而張華等[3]的研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)用GB/T 17600.2《GBT 17600.2鋼的伸長(zhǎng)率換算第2部分:奧氏體鋼》換算的斷后伸長(zhǎng)率與實(shí)測(cè)值有較大差異,關(guān)于低合金鋼的標(biāo)準(zhǔn)適用性研究卻較少。本研究旨在探討不同尺寸的低合金鋼試樣尺寸對(duì)其拉伸試驗(yàn)斷后伸長(zhǎng)率的影響以及與GB/T17600.1的適用性,以便更好地制定標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方案。

        2 試驗(yàn)方法

        選擇典型的Q355B低合金鋼作為研究對(duì)象,采用WAW-600C 微機(jī)控制電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī),按照GB/T 228.1規(guī)定試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn),比例試樣以及非比例試樣以L0=50 mm 作為試樣原始標(biāo)距,測(cè)量不同厚度對(duì)應(yīng)的斷后伸長(zhǎng)率,分別標(biāo)記為A和A50mm(實(shí)測(cè)),用測(cè)量比例試樣的A經(jīng)GB/T 17600.1—1998 進(jìn)行換算得到A50mm(換算),研究A、A50mm(實(shí)測(cè))和A50mm(換算)隨試樣厚度的變化及之間的關(guān)系。

        3 試驗(yàn)結(jié)果和討論

        3.1 不同原始標(biāo)距對(duì)斷后伸長(zhǎng)率的影響

        從圖2 可知,當(dāng)采用非比例試樣時(shí),斷后伸長(zhǎng)率A50mm(實(shí)測(cè))與厚度成正比,隨著厚度的增加斷后伸長(zhǎng)率A50mm(實(shí)測(cè))升高,厚度從3.0 mm 增加到5.75 mm 時(shí),A50mm(實(shí)測(cè))升高了3.85%;當(dāng)采用比例試樣時(shí),A隨著厚度的增加而降低,厚度從3.0 mm增加到5.75 mm 時(shí),A共降低1.4%;隨著厚度的增加,A50mm(實(shí)測(cè))與A之間的差值增大,A50mm(實(shí)測(cè))對(duì)試樣的厚度變化更為敏感。

        圖1 A及A50mm(實(shí)測(cè))與試樣厚度之間的關(guān)系

        圖2 斷后伸長(zhǎng)率A與試樣厚度之間的關(guān)系

        3.2 斷后伸長(zhǎng)率A與試樣厚度的關(guān)系

        圖2 為厚度在2.75~11.75 mm 這一較寬范圍時(shí),Q355B 的斷后伸長(zhǎng)率A與厚度的關(guān)系。從圖2中可以看出,隨著厚度的增加,斷后伸長(zhǎng)率A的總體變化趨勢(shì)為降低,經(jīng)過(guò)線性擬合得到相關(guān)系數(shù)R=0.91,有較好的相關(guān)性,驗(yàn)證了以上觀點(diǎn)。

        3.3 GB/T 17600.1的驗(yàn)證效果

        表1為不同厚度試樣,非比例試樣斷后伸長(zhǎng)率的實(shí)測(cè)值與換算值的比較。通過(guò)比較可知,換算結(jié)果A50mm(換算)與實(shí)測(cè)結(jié)果A50mm(實(shí)測(cè))有差異,厚度規(guī)格越大差值越大,換算值普遍低于實(shí)測(cè)值,當(dāng)厚度為5.75 mm時(shí),換算值比實(shí)測(cè)值降低3.75%,占實(shí)測(cè)值比例的11.5%,對(duì)結(jié)果影響顯著。

        表1 不同厚度試樣實(shí)測(cè)值與換算值的比較

        4 結(jié)論

        4.1 斷后伸長(zhǎng)率A50mm和A隨著厚度的變化有著截然相反的變化趨勢(shì),同時(shí)A50mm對(duì)厚度的變化表現(xiàn)更為敏感。

        4.2 低合金鋼在使用GB/T 17600.1 進(jìn)行斷后伸長(zhǎng)率的換算時(shí),換算值與實(shí)測(cè)值存在一定的差異,并隨厚度的增加而變大,因此在使用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行換算時(shí)要綜合考慮各種因素。

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