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bet36:0909不锈钢材料拉伸试验影响因素及控制策

作者:bet36体育网站已浏览: 76次 日期:2020-09-10

室温拉伸试验是评价不锈钢材料力学性能的一种最为广泛的试验方法,文章结合标准对拉伸试验的要求,重点从试样、试验仪器设备、试验速率、试验温度四个方面分析了不锈钢材料拉伸试验的影响因素,综述了最新研究进展,并提出了削减

这些影响因素的控制策略,以提高拉伸试验数据的准确性。现代工业生产中,各种原材料、精密器件、零配件以致
各类机器
产品、车辆、修建
等的力学性能都需要经过试验才能进行确定。常规力学性能试验包括拉伸、弯曲、冲击、硬度、剪切、压缩及工艺性能试验(扩口、扭转、压扁)等,其中拉伸试验应用最为广泛,是不锈钢材料研制、生产、采购及验收、产品质量控制、设备安全评估的最主要的检验项目之一。拉伸试验历程
中的各项强度和塑性指标是反映材料力学性能的主要
参数,在有些场合下还可以直接用拉伸试验的结果作为判据。

试样是不锈钢材料力学性能测试的载体,正确的制备试样是得到

准确数据的基础。因为
不锈钢材料在冷热加工的历程
中,成分结构会发生各种变化,从而产生各处不均的形变,导致在试样制备时,取样的部位、方向、形状等都会对结果产生影响。

一般而言,在轧制方向上取样力学性能较好,垂直于轧制方向则较差。同时,为了低落

加工硬化带来的影响,通常采用铣削、磨削、线切割等加工手段进行试样制备。吕晓刚通过对端环断后伸长率不合格的影响因素的分析,得出了试样形状公差会造成断后伸长率低落
的结论。李凯等通过对比多组试样的拉伸试验数据,研究了试样机加工对拉伸试验结果的影响,结果表面,试样形状公差越大,抗拉强度和断后伸长率越小;尺寸正公差越大,断后伸长率越大,尺寸负公差越大,断后伸长率越小;表面粗糙度越大,抗拉强度和端面收缩率下降趋势越明显;过渡圆弧越大,上屈服强度越大。

贾少伟采用相同精度的不同测量工具进行拉伸试验,通过实验室比对,发现测量工具对材料屈服强度结果影响较大。崔德奎等采用V形夹具及半圆形夹具分别对预应力钢绞线进行拉伸试验,通过理论分析及试验结果比对,使用半圆形夹具测得钢绞线最大力数值较大。包凯迪等通过试验,发现拉伸试验机液压夹具夹持力(油箱油压)对拉伸试验曲线影响较大,夹持力偏小,曲线弹性阶段中部出现抖动,靠近

屈服点的位置出现双拐点,随着拉力不断增大,夹持力不足和设备间隙会影响试验机的响应速率和实时性,在曲线上表现为屈服阶段向塑性阶段的过渡阶段缺失。此外,对于尺寸较小或材质偏软的试样,较大的夹持力会使试样在夹持端产生塑性变形,影响试验曲线在弹性阶段的线性。余立等在两种不同柔度的试验机上对多组性能相对稳定的汽车用钢板进行拉伸试验,结果表明,较大柔度的试验机测得的材料Rp0
2及ReH值较小,而ReL、Rm及A的测量结果影响不明显。

拉伸试验速率控制方法和速率大小是影响试验结果的主要

因素,不同的试验速率控制方法在试验不同阶段对各试验数据产生的影响也不同,这与材料对试验速率改变的敏感程度有关。因此,需要进行大量的试验,对比试验数据,才能研究试验速率对拉伸试验结果的影响。

金志勇采用不同拉伸速率对无缝钢管进行拉伸试验,通过数据比对,发现拉伸速率对试样屈服强度、抗拉强度影响不大,对伸长率有一定影响,速率越大,材料伸长率越低。梁明华等采用GB/T228

1-2010标准推荐的三种试验速率对X80管线钢进行拉伸试验,研究表面,横梁位移速率保持恒定,试样应变速率并不保持恒定,材料屈服强度及抗拉强度随着试验速率的提高而提高。高倩倩等研究了应变速率对2024铝合金拉伸性能的影响,并采用扫描电镜及金相显微镜对试样端面进行分析,结果表面:在低应变速率下,合金中位错密度大,分布相对均匀,材料以韧性断裂为主,反之为脆性断裂;随着应变速率的增大,材料屈服强度增加,抗拉强度略有下降,断后伸长率及端面收缩率下降,弹性模量增加。

根据GB/T228

1-2010的规定,室温拉伸试验应控制在10-35℃的条件下进行,在这个范围内,对于多数不锈钢材料,情况
温度的变化对于试验数据的影响可以疏忽
不计。部分对温度变化较为敏感的材料,随着温度升高,材料的塑性指标上升而强度指标下降,此时,需要用到温度参数对试验结果进行修正。此外,对于不锈钢材料的高/高温
拉伸试验,试验温度通常与试验速率共同作用,对试验结果产生较大影响。

浙江至德钢业有限公司通过分析拉伸试验数据及端口形貌发现,中高温

下工业纯钛的拉伸应力-应变曲线随着温度的升高和应变速率的低落
不断低落
,拉伸行为存在温度软化与应变速率强化现象,并且拉伸行为的温度敏感性强于应变速率敏感性。张俊平等通过试验发现,随着温度升高,孪生诱发塑性(TWIP)钢的强度逐渐下降,伸长率逐渐增加,应变硬化指数随应变增加达到并维持在较高水平。至德钢业通太高
温拉伸试验发现,不同温度条件下,AZ80镁合金的应力-应变曲线均出现峰值,峰值应力随变形温度的升高而减小,塑性变形能力随变形温度的升高,先升高后低落

除了上述几个方面的因素,不锈钢材料拉伸试验还受到试验人员、试样夹持、引伸计装夹等诸多因素的影响。在实际检测历程

中,应当正确熟悉
这些因素对拉伸试验的影响,制定响应
的检验操作规程,确保检测工作符合标准和规程的要求,以控制实验结果的准备性,具体如下:

1

试样的制备应具有代表性,不能影响其力学性能。GB/T2975-1998规定了取样的位置及制样要求,GB/T228
1-2010规定了板材、棒材、管材等试样范例
的形状、尺寸及制备要求,此外,对于具体产品的力学性能检验,其相关的产品标准中对取样部位、取样数量、性能要求都作了规定。在试验中,应严格控制取样、制样、验收、流转等每个环节,提高试样的加工技术,减小各个试样的差异,减小应力集合
,从而削减
误差,提高准确性。

2

仪器设备的量程及精度应符合试验要求。拉伸试验机、引伸计及尺寸测量工具均需经过有资质的计量部门定期检定,检定合格并在有效期内才能使用。此外,应根据设备的使用频率,定期进行设备维护保养,定期进行期间核查,参加实验室间比对、能力验证等,以确保设备的准确性与稳定性。

本文着重分析探讨了试样、试验仪器设备、试验速率、试验温度对拉伸试验结果的影响并提出了响应

的控制策略。不锈钢材料拉伸试验结果的影响因素有许多
,有些因素可以通过严格执行试验标准及操作规程来减小大概
消弭
,只有在相同的试验条件下,试验结果的比较才有意义,只有认真分析研究试验结果的影响因素,才能得到
准确的试验数据。