中厚板試樣形狀對拉伸性能的影響

吳金躍 竇玉香 梁 波 胡封軒

(安陽鋼鐵股份有限公司)

中厚板試樣形狀對拉伸性能的影響

吳金躍 竇玉香 梁 波 胡封軒

(安陽鋼鐵股份有限公司)

通過對比試驗(yàn)分析了中厚板試樣形狀對拉伸性能的影響。從試驗(yàn)結(jié)果可知，中厚鋼板的板厚1/4處組織性能優(yōu)于板厚1/2處，拉伸試樣的截面形狀會(huì)對性能結(jié)果產(chǎn)生影響，圓形截面試樣的性能明顯優(yōu)于矩形截面試樣，且試樣的形狀、部位對伸長率的影響較大。

中厚板 試樣形狀 拉伸性能 伸長率

0 前言

在鋼材拉伸試樣中，拉伸試樣是力學(xué)性能檢驗(yàn)的載體，取制試樣的部位、形狀、質(zhì)量都會(huì)直接影響到檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。在GB/T2975-1998鋼及鋼產(chǎn)品力學(xué)性能試驗(yàn)取樣位置及試樣制備規(guī)定[1]，鋼板試樣制取方案有三種方法可以采用，但未能進(jìn)一步區(qū)分出三種方法適用的條件和三種方法對檢驗(yàn)結(jié)果的影響，在鋼鐵行業(yè)每年因檢驗(yàn)取樣方法問題造成的板材拉伸性能質(zhì)量紛爭時(shí)有發(fā)生，因此明確中厚板試樣制取方法具有很好的現(xiàn)實(shí)意義。為了探索中板試樣取樣位置、試樣形狀對鋼板性能的影響，在生產(chǎn)中設(shè)計(jì)了二組試驗(yàn)來顯示不同位置的圓柱試樣、減薄條形試樣和全厚度條形試樣的拉伸性能結(jié)果。

1 試驗(yàn)過程

1.1 取制樣方法

按照GB/T2975-1998要求，鋼板的取制樣方法分為三種：分別是全截面條形試樣、減薄條形試樣和圓棒試樣。在鋼板上切取拉伸樣坯的位置簡圖如圖1所示。

全截面條形試樣：在板寬1/4處制取條形樣坯，保持鋼板上下軋制面(即全厚度)不變，樣坯寬度兩邊去除加工余量制成條形樣坯。GB/T2975-1998中的A4.1條中規(guī)定：在加工能力和試驗(yàn)機(jī)檢驗(yàn)?zāi)芰υ试S時(shí)，優(yōu)先采用此類試樣。

c) 25mm 50 mm

減薄條形試樣：板厚t>30 mm時(shí)，在板寬1/4處制取條形樣坯，保持鋼板一個(gè)軋制面不變，樣坯厚度減薄至30 mm，寬度兩邊去除余量制成條形試樣。圓柱形試樣：板厚50 mm>t>25 mm時(shí)，在板寬1/4處制取圓柱樣坯，樣坯中心距軋制面12.5 mm；板厚t≥50 mm時(shí)，在板寬、板厚1/4處制取圓柱樣坯，去除加工余量后制成圓柱試樣。

1.2 試驗(yàn)方案

試樣制取形狀如圖2所示，試樣均按截面積采用短比例標(biāo)距。圓柱試樣中間拉伸標(biāo)距部位由外圓磨床磨制，光潔度為，平行度，夾持部位與拉伸部位過渡圓弧R。條形試樣由雙面銑床加工成帶圓弧過渡的肩部條形試樣，拉伸部位光潔度，平行度，肩部過渡圓弧R，試樣棱邊、毛刺打磨去凈[2]。

第一組試驗(yàn)：選取6批板厚t>30 mm樣品，在板寬1/4處，分別取制圓棒試樣和條形試樣樣坯，圓棒試樣坯分別在板厚1/2處、1/4處取制兩組，條形試樣坯取制一組而后加工減薄成厚度為30 mm的條形試樣。將此三組試樣由同一操作者在同一臺試驗(yàn)機(jī)上試驗(yàn)測試，并對比試驗(yàn)結(jié)果。

第二組試驗(yàn)：選取6批板厚t>30 mm樣品，在板寬1/4處，分別取制減薄條形試樣坯和全厚度條形試樣坯，減薄試樣坯取一組，全厚度試樣坯取二組，由同一操作者在同一臺試驗(yàn)機(jī)上試驗(yàn)測試并對比結(jié)果。

圖2 試樣采用的拉伸試樣圖

表1 第一組試驗(yàn)結(jié)果

序號批 號牌 號規(guī)格/mm減薄試樣1/4(圓棒)試樣1/2(圓棒)試樣上屈服強(qiáng)度/(N﹒mm-2)抗拉強(qiáng)度/(N﹒mm-2)斷后伸長率/%上屈服強(qiáng)度/(N﹒mm-2)抗拉強(qiáng)度/(N﹒mm-2)斷后伸長率/%上屈服強(qiáng)度/(N﹒mm-2)抗拉強(qiáng)度/(N﹒mm-2)斷后伸長率/%1020776MAQ345E4043557026.541561530.042059028.020M04823H05Q345E4042058028.044061529.543562525.53020776MBQ345E5041055020.545058029.542057519.040M04823H04Q345E5039057023.049062027.043061527.050L05847KBQ235D5029048528.031551032.529550526.56020776MCQ345E6038555025.042059527.040058026.57020776MCQ345E6037056025.038060025.537558018.580M04823H03Q345E6040560525.044565027.544063523.590M04823H02Q345E6039556028.540559030.035056526.5100L05847KC2Q235D6031548533.532050535.030549528.5

表2 第二組試驗(yàn)結(jié)果

1.3 試驗(yàn)設(shè)施

試驗(yàn)設(shè)備選用深圳三思產(chǎn)WAW-Y500微機(jī)控制電液伺服材料試驗(yàn)機(jī)，最大負(fù)荷：500 KN，力值示值精度等級誤差<±1%；試驗(yàn)室溫度由中央空調(diào)控制，試驗(yàn)溫度范圍控制在20 ℃～25 ℃內(nèi)；測量屈服強(qiáng)度使用的電子引伸計(jì)精度1級。

1.4 試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)試驗(yàn)安排分別進(jìn)行兩組試驗(yàn)，試驗(yàn)樣品選用安鋼二煉軋板坯—爐卷生產(chǎn)線的中厚板產(chǎn)品。兩組試驗(yàn)結(jié)果分別見表1、表2。

2 試驗(yàn)分析

2.1 試驗(yàn)方案一分析

在試驗(yàn)方案一中安排了兩類試樣結(jié)果的比對， 一種比對是不同取制部位的圓棒試樣間的性能差異，分別從板寬同一部位、板厚的1/2和1/4部位處取制圓棒試樣進(jìn)行試驗(yàn)，顯示出了不同的試驗(yàn)結(jié)果。另一種是條形試樣與圓棒試樣的比對，減薄條形試樣與板厚1/4處圓棒試樣的取樣部位相近，兩種試樣皆采用了圓弧過渡的肩部試樣結(jié)構(gòu)，且光潔度、毛刺全部去凈，避免了因試樣加工精度誤差造成的影響，比對結(jié)果能夠反應(yīng)不同的試樣形狀對拉伸性能的影響。

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制三種試樣的拉伸性能對比圖如圖3所示，結(jié)果中可以顯示出下述信息：

(a) 屈服強(qiáng)度對比值

(b) 抗拉強(qiáng)度對比值

(c) 伸長率對比值

圖3 方案一三種試樣的拉伸性能對比

(1)同種形狀結(jié)構(gòu)的圓棒試樣，因取樣部位不同呈現(xiàn)的性能試驗(yàn)結(jié)果也不相同。在鋼板中心富含夾雜物、成分偏析等缺陷，且軋制冷卻條件較表層部位較差，板厚1/4處取制的圓棒試樣，在屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和伸長率等三個(gè)項(xiàng)目上的數(shù)據(jù)皆優(yōu)于板厚1/2處圓棒試樣，其中屈服強(qiáng)度均值提高了5.43%，抗拉強(qiáng)度均值提高1.99%，伸長率均值提高17.64%，伸長率對取樣部位的敏感性最強(qiáng)，依次為屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。

(2)相同的取樣部位，圓棒試樣與條形試樣反映的試驗(yàn)結(jié)果也有差異，板厚1/4處圓棒試樣的三項(xiàng)拉伸性能指標(biāo)也都優(yōu)于減薄條形試樣，相較之下，板厚1/4處圓棒試樣比減薄條形試樣的屈服強(qiáng)度均值提高了6.95%，抗拉強(qiáng)度均值提高6.62%，伸長率均值提高11.60%，伸長率對試樣的截面形狀敏感性最強(qiáng)，而后為屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，此兩項(xiàng)性能對試樣截面形狀敏感性接近。

2.2 試驗(yàn)方案二分析

方案二主要比對了減薄條形試樣試樣與全厚度條形試樣對試驗(yàn)結(jié)果的影響。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)繪制的性能對比圖如圖4所示。

(a) 屈服強(qiáng)度對比值

(b) 抗拉強(qiáng)度對比值

(c) 伸長率對比值

圖4 方案二兩種試樣的拉伸性能對比

從圖4可以看出：全厚度條形試樣的伸長率性能優(yōu)于減薄條形試樣，全厚度試樣伸長率均值為25.25%，減薄條形試樣伸長率均值為23.20%，全厚度試樣比減薄試樣伸長率提高了8.83%，抗拉強(qiáng)度提高0.10%，屈服強(qiáng)度降低0.27%，強(qiáng)度數(shù)據(jù)非常接近，伸長率結(jié)果差異較大。

3 結(jié)論

(1) 中厚鋼板的板厚1/4處組織性能優(yōu)于板厚1/2處，切取樣坯時(shí)要注意按照產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格在規(guī)定部位取樣。

(2) 拉伸試樣的截面形狀會(huì)對性能結(jié)果產(chǎn)生影響，圓形截面試樣的性能明顯優(yōu)于矩形截面試樣。

(3) 試樣的形狀、部位對伸長率的影響較大。

[1] GB/T2975-1998鋼及鋼產(chǎn)品力學(xué)性能試驗(yàn)取樣位置及試樣制備[S].

[2] GB/T228-2010金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法 [S].

EFFECT OF SPECIMEN SHAPE ON TENSILE PROPERTY OF HEAVY AND MEDIUM PLATE

Wu Jinyue Dou Yuxiang Liang Bo Hu Fengxuan

(Anyang Iron and Steel Stock Co., Ltd)

By contrast experiment, the effect of specimen shape on tensile property of heavy and medium plate was analyzed. The result indicates that the structure and property of 1/4 thickness were better than that 1/2 thickness. And the influence of tensile specimen section was emerged on tensile property, the property of circular section specimen was obviously better than that of rectangle and the influence of shape and position of specimen on elongation rate was rather strive.

heavy and medium plate specimen shape tensile property elongation rate

2016-9-12

*聯(lián)系人：吳金躍，高級工程師，河南.安陽(455004)，安陽鋼鐵股份有限公司質(zhì)量檢測處;