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标题	拉伸试验速率对钢材力学性能影响的试验研究
范文	常忠成 摘要:采用正交试验方法设计拉伸试验方案,对钢筋、钢管行常温拉伸试验,考察试验速率对力学性能的影响,试验结果表明,拉伸试验速率作为拉伸试验过程中重要的控制条件,是会对拉伸试验结果如抗拉强度、非比例延伸应力、断后延伸率等产生影响的,通过控制拉伸试验速率,可以达到减少测量结果的不准确性,提高检验结果真实程度和稳定性的目的。 关键词:金属拉伸试验拉伸速率力学性能 1.引言 拉伸试验由于方法简单,过程直观、试样易加工、试验结果有代表性,是金属物理性能检验工作中最常用的试验方法之一。拉伸试验结果的真实性和准确性,既与试样的材质均匀性有关,又受到取样、试样加工以及试验过程的各种因素的综合影响,长期以来,对于拉伸试验过程的控制比较随意,一方面,没有精确控制试验过程所需要的硬件条件,另一方面,找不到合理控制试验过程的科学依据,因此,有必要通过试验,研究拉伸试验速度对试验结果的影响规律,了解其对测量准确性的影响,对于提高试验结果的准确性和稳定性,增强试验室质量保证能力有着十分重要的意义。 2.试验准备 2.1选择试验钢种,确定拉伸试验试样 本次试验选择了具有代表性的二种产品作为试验对象,分别为符合GB1499-1998《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》标准的HRB335型钢筋,以及符合GB/T8163-2008《输送流体用无缝钢管》标准的Q345B钢管。 2.2设计试验方案 GB/T228-2002《金属常温拉伸试验方法》将拉伸试验分为了三个阶段,并规定了三个阶段的试验速率范围,即屈服点前速率,V1为2～20N/mm2/s,屈服阶段速率V2为0.00025～0.0025/S和塑性变形阶段速率V3为≤0.0025/S,因此试验中存在三个试验因子,根据标准对试验速率V1、V2 、V3的规定范围,采用极限及中值的选择方法,分别确定三个试验因子的三种水平:V1分别为5、10、15 N/mm2/s,V2分别为0.0005、0.0015、0.0025/S,V3分别为0.0005、0.0015、0.0025/S,对于三因子三水平的试验,采用正交方法设计试验方案,进行拉伸试验。 根据测试项目代表性和常用性,我们选择了Rp0.2(规定非比例延伸强度MPa)、Rm(抗拉强度MPa)、A(断后伸长率%)做为本次试验的测试项目。 3.试验结果分析 3.1HRB335钢筋试验结果分析 3.1.1试验速率V1、V2对Rp0.2的影响 V1是试样弹性变形阶段的速率,对测定钢材弹性模量有一定影响,从而影响规定非比例延伸强度Rp0.2的试验结果,V2是试样屈服阶段内的变形速率,对规定非比例延伸强度Rp0.2的影响显著,不同V1、V2下HRB335钢筋拉伸试验Rp0.2的结果。 3.1.2试验速率V3对Rm及A的影响 V3是试样屈服阶段过后直到断裂时的变形速率,会对钢材的抗拉强度Rm及断后伸长率产生一定影响,不同V3下的HRB335钢筋拉伸试验及A的影响见表2。 从表2中可以看出,V3较快时,可以获得较高的抗拉强度Rm,但作用并不十分明显,并且Rm的试验结果不太稳定,V3较慢时,虽然Rm较低,但结果稳定,V3的变化对断后伸长率的影响不大,对HRB335钢筋而言,对其拉伸试验在第三个阶段采用较慢试验速度,可以获得较为稳定的抗拉强度及较高的断后伸长率。 3.2Q345B钢管试验结果分析 3.2.1试验速率V1、V2对Rp0.2的影响(表3) 从表3中可以看出,V1、V2对热轧钢管的规定非比例延伸强度是有一定影响的,但不是很显著,无规律可循,数据波动可能是钢管在再加工过程中内部结构发生改变所导致。 3.3综合分析 3.3.1试验结果表明,拉伸试验速率作为拉伸试验过程中最重要的控制条件,会对拉伸试验结果产生影响,这与试验前的预测是一样的。 3.3.2 当弹性阶段变形速率V1和屈服阶段变形速率V2都较低时,测得的规定非比例延伸强度比较稳定,虽然增加V1和V2可以使Rp0.2有一定提高,但是结果稳定性降低,所以在做拉伸试验时,应该采用较低的拉伸速率,以获得较为稳定的规定非比例延伸强度。 3.3.3屈服阶段之后的试验速率V3对抗拉强度Rm、断后伸长率A都没有太大影响。 3.3.4试验证明,GB/T228-2002《金属常温拉伸试验方法》中所规定的拉伸试验速率较宽,对于规定非比例拉伸强度会造成影响,在不同的试验速率下,同一材料会表现出不同的试验结果,使试验结果的重复性和复现性降低。◆ 参考文献: [1]龚宇昌金属拉伸试验中控制应力速率的途径 [2]姜英波金属材料室温拉伸试验若干问题的探讨
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