徐衛(wèi)星,徐惟誠,陸海兵
(上海寶鋼工業(yè)技術(shù)服務(wù)有限公司 檢化驗事業(yè)部,上海 ２００９４１)
摘 要:采用 GB/T４１６０－２００４要求尺寸的拉伸樣坯,在預(yù)拉伸應(yīng)變量未達到規(guī)定應(yīng)變量時易出現(xiàn)頸縮和夾持部位斷裂現(xiàn)象,導(dǎo)致試驗失敗.為避免出現(xiàn)上述情況,筆者采用形狀和橫截面尺寸不同于該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定尺寸的拉伸樣坯,進行５％和１０％的兩種應(yīng)變量的預(yù)拉伸,然后對其取樣進行系列溫度夏比沖擊試驗.結(jié)果表明:拉伸樣坯尺寸對試樣應(yīng)變時效沖擊試驗的結(jié)果不存在明顯影響;鋼鐵材料的應(yīng)變時效拉伸樣坯可以不局限于一種橫截面尺寸,也可以采用與室溫拉伸試驗相同的帶夾持頭部試樣.
關(guān)鍵詞:應(yīng)變時效敏感性;樣坯尺寸;預(yù)拉伸;夏比沖擊
中圖分類號:TG１１５．５＋６ 文獻標(biāo)志碼:A 文章編號:１００１Ｇ４０１２(２０１７)０３Ｇ０１８５Ｇ０３
EffectofthePreＧstretchSpecimenDimensionontheResultsofStrainAgingSensitivityTest
XU WeiＧxing,XU WeiＧcheng,LUHaiＧbing
(ShanghaiBaosteelIndustryTechnologyServiceCo．,Ltd．,DepartmentofTest,Inspection& Analysis,Shanghai２００９４１,China)
Abstract:ThepreＧstretchspecimens,whosedimensionconformedtotherequirementofGB/T４１６０－２００４,
wereeasytoneckorbreakattheclampingsectionbeforetheprestretchstrainreachedthestipulatedstrain,andthetestsfailed．Inordertoavoidtheabovesituation,thetensiletestswith５％ and１０％ strainingandCharpyimpact
testsataseriesoftemperatureswerecarriedoutonthespecimenswhoseshapeandcrossＧsectiondimensionweredifferentfromthoseofthestandardspecimens．Theresultsshowthat:thedimensionofprestretchspecimenshadnosignificanteffectontheresultsofstrainagingsensitivitytest;differentcrosssectionaldimensionsofpreＧstretch
specimenscould beacceptableduringthestrainagingsensitivitytestofsteel materials,suchasrectangular
specimenswithgripendsofthetensiontestatambienttemperature．
Keywords:strainagingsensibility;specimendimension;preＧstretch;Charpyimpact
GB/T４１６０－２００４«鋼的應(yīng)變時效敏感性試驗方法 (夏 比 沖 擊 法 )»[１]主 要 參 考 前 蘇 聯(lián) GOST７２６８－１９８２«鋼的應(yīng)變時效沖擊韌性試驗方法»制定的.其試驗原理和目的是測定鋼經(jīng)受規(guī)定應(yīng)變并人工時效 后 的 沖 擊 吸 收 能 量,將 經(jīng) 受 與 未 經(jīng) 受規(guī)定應(yīng)變并人工時效試樣的沖擊吸收能量進行比較,得出鋼的應(yīng)變時效敏感性系數(shù),表征鋼的應(yīng)變時效敏感性。
GB/T４１６０－２００４要求鋼材厚度大于或等于１２mm,拉伸樣坯尺寸為１２mm×１２mm×L mm,并保留一個軋制面.這一規(guī)定對于較厚的鋼板,要求測試１/４或１/２厚度位置的應(yīng)變時效敏感性時無法滿足;其次,由于試樣截面尺寸較小,需提高拉伸試樣的加工精度(雖然標(biāo)準(zhǔn)未給出公差范圍),才能保證試樣在預(yù)變形過程中不會出現(xiàn)局部應(yīng)力集中.由于拉伸試樣為不帶頭試樣,一旦試樣夾持力偏高、夾片選用不當(dāng)或試樣夾持不垂直,試樣夾持端與平行段的結(jié)合部位會因為應(yīng)力集中而提前出現(xiàn)截面收縮,致使試樣變形不均勻,如不作無效處理肯定會影響最終的沖擊試驗數(shù)據(jù),嚴(yán)重時試樣未達到規(guī)定應(yīng)變量即發(fā)生斷裂.
沖擊試樣加工中心正逐步進入實驗室,其要求樣坯有較大的尺寸,如某型號的進口設(shè)備要求樣坯寬度為５０~５５mm,１２mm×１２mm×L mm 的樣坯由于截面尺寸過小,無法滿足沖擊試樣加工中心要求.應(yīng)變時效敏感性試驗預(yù)拉伸應(yīng)變量要小于材料的均勻變形量,即小于材料的均勻延伸率.對于平行長度足夠長的拉伸試樣,變形小于材料的均勻延伸率時,試樣橫截面尺寸的大小不會影響試樣有效試驗區(qū)域內(nèi)的均勻變形,可以認為試樣有效區(qū)域內(nèi)各處的應(yīng)變基本相同.
據(jù)此,筆者選取了幾個鋼種,研究增大拉伸樣坯橫截面尺寸對預(yù)應(yīng)變偏差和沖擊性能的影響,擬在保證最終試驗精度的情況下,增大拉伸樣坯尺寸,以適應(yīng)不同的取樣要求和沖擊制樣設(shè)備.
１ 試驗材料及試驗方案
依據(jù) GB/T４１６０－２００４推薦的±０．５％預(yù)應(yīng)變偏差,以 ５％ 和 １０％ 應(yīng) 變 量 為 試 驗 條 件,選 擇１４MnNbQ 和 Q３４５qD 兩 個 鋼 種 的 中 厚 板 進 行 試驗,人工時效處理條件為２５０℃保溫１h.預(yù)拉伸采用平行長度為２３０ mm、帶夾持頭部的矩形橫截面拉伸試樣進行試驗.具體試驗方案見表１.
２ 試驗方法
２．１ 預(yù)拉伸試驗
試驗前,選擇表１中鋼板厚度為３５,５０mm 的試樣,在其表面(軋制面)及側(cè)面(加工面)刻劃如圖１所示的標(biāo)距線,并確定上、下端點和中心點標(biāo)距測量位置,每條線的間隔為１０ mm,以試樣長度中心的標(biāo)距線為 中 心 線,測 量 應(yīng) 變 前 后 ２０,４０,６０,８０,１００,１２０和１４０ mm 標(biāo)距處的標(biāo)距長度,且每個標(biāo)距均測量標(biāo)距線兩個端點及中心點間的距離.拉伸試驗時 的 應(yīng) 變 量 由 ２００ mm 標(biāo) 距 的 引 伸 計 進 行監(jiān)控.
２．２ 夏比沖擊試驗
每根經(jīng)預(yù)拉伸的試樣制作３個開 V 型缺口的１０mm×１０mm×５５mm 夏比沖擊試樣,并將其定為一組,根據(jù) GB/T２２９－２００７«金屬材料 夏比擺錘沖擊試驗方法»[２]進行系列溫度下的沖擊試驗.
３ 試驗結(jié)果與討論
３．１ 預(yù)拉伸試驗
上述幾種標(biāo)距經(jīng)５％和１０％變形后,每個標(biāo)距應(yīng)變量平均值和最大偏差如表２所示.分析表２可發(fā)現(xiàn),兩種截面尺寸的拉伸樣坯標(biāo)距范圍內(nèi)的應(yīng)變量均符合 GB/T４１６０－２００４中偏差為±０．５％的規(guī)定,同時有效區(qū)域內(nèi)不同位置的應(yīng)變量無明顯差異,可視為量位置,每條線的間隔為１０ mm,以試樣長度中心的標(biāo)距線為 中 心 線,測 量 應(yīng) 變 前 后 ２０,４０,６０,８０,１００,１２０和１４０ mm 標(biāo)距處的標(biāo)距長度,且每個標(biāo)距均測量標(biāo)距線兩個端點及中心點間的距離.拉伸試驗時 的 應(yīng) 變 量 由 ２００ mm 標(biāo) 距 的 引 伸 計 進 行監(jiān)控.是均勻的。
３．２ 夏比沖擊試驗
夏比沖擊試驗結(jié)果如圖２所示,其中圖２(a)~(c)中拉伸試樣的應(yīng)變量為１０％,圖２(d)中拉伸樣坯的應(yīng)變量為５％.從圖２可以看出,不同截面尺寸的預(yù)應(yīng)變拉伸樣坯加工出的沖擊試樣,其沖擊吸收能量隨溫度的變化曲線幾乎重合,表明試樣的沖擊吸收能量和韌脆轉(zhuǎn)變溫度不受預(yù)拉伸試樣截面尺寸的影響。
４ 結(jié)論
(１)不同橫截面尺寸的拉伸樣坯在均勻延伸率范 圍內(nèi)應(yīng)變,其有效區(qū)域內(nèi)不同位置的應(yīng)變量無明顯差異,可視為是均勻的。
(２)應(yīng)變時效敏感性試驗時,拉伸樣坯的截面尺寸可不拘泥于１２mm×１２mm,也可加工成其他橫截面尺寸、帶夾持頭部的矩形橫截面拉伸試樣(試樣平行長度要足夠長,保證沖擊試樣缺口處于拉伸試樣的均勻變形區(qū)域內(nèi)),以防止預(yù)拉伸時出現(xiàn)縮頸或斷裂,并方便選取距材料表面不同位置的應(yīng)變時效敏感性試樣,以及在加工中心制備沖擊試樣。
（文章來源：材料與測試網(wǎng)-）