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分享:GB/T228.1-2010中断后伸长率测量方法浅析及 修订建议

2023-04-25 13:17:30 

卢美娇1,李荣锋2,3,吕 超1,历 妍1

[1.宝钢湛江钢铁有限公司 制造管理部,湛江 524072;2.广东(东莞)材料基因高等理工研究院,东莞 523808; 3.中国核动力研究设计院 反应堆燃料及材料重点实验室,成都 610213]

摘 要:根据 GB/T228.1-2010中断,BW300TP 耐磨钢板进行拉伸试验,分析了采用机量方的原因,并对标准提出修订建议结果表明:因断裂位置偏离标距中心,机器测量的断后伸长率小 于手工测量的断后伸长率,可用关系式y=0.8505x+5.1838对机器测量的断后伸长率结果进行 补偿和修正建议 GB/T228.1-2010P7带头试样的平行长度最小值修改为60mm;取消附录 D中矩形截面非比例试样平行长度LcL0+1.5 S0 的规定;增加不同试验材料的机器测量断后 伸长率的修正方法及修正建议值

关键词:断后伸长率;测量方法;补偿修正;平行长度;断后标距 中图分类号:TG115.5 文献标志码:A 文章编号:1001-4012(2021)04-0015-04

在金属材料拉伸试验中,断后伸长率是反映金 属材料塑性的一个重要指标,其值越大,表示金属材 料的塑性越好[1-3]在实际的室温拉伸试验中,某些 塑性指标富余量较小的拉伸试样未断裂在引伸计标 距的中部而产生断裂位置偏移的现象非常普遍[4],

而在此状态下机器自动测量断后伸长率所产生的误 差很大[5-7]此时,需要采用其他方式测量断后伸长 ,如手工测量(包括移位法测量)或重新进行试样 加工再试验等而上述做法使得拉伸试验的工作繁 琐复杂,大大降低了检验效率在目前的钢铁试验室拉伸试验断后伸长率的检 验工作中,大多数试验室采取机器测量断后伸长率 的方式,但因断后位置不在标距中部而得到的断后 伸长率误差通常较大[5]因机器测量误差导致断后 伸长率未达到用户需求,产品被判废,极大地影响了 钢厂的钢卷成材率。GB/T228.1-2010《金属材料 拉伸试验 第1部分:室温试验方法中对拉伸试验 断后伸长率有以下描述:“原则上,断裂发生在引伸 计标距 Le 以内方为有效,但断后伸长率等于或大 于规定值,不管断裂位置处于何处均为有效”。在高 强钢的拉伸试验中,当引伸计标距 Le 和试样平行 长度Lc 相差过大时,试样断裂位置在引伸计标距 Le 外且 断 后 伸 长 率 未 达 到 规 定 值 的 概 率 极 大GB/T228.1-2010中没有对试样断偏后处理方法 及机器测量结果修正方法的相关描述一些学者提 出用最大力总延伸率代替断后伸长率,但在高强钢 拉伸试验的实际实施过程中,其结果并不理想了分析采用机器测量和手工测量两种方法获得断后 伸长率的结果差异,笔者设计了以下试验,以分析两 者的结果差异,并提出了机器测量断后伸长率的修 正方式通过验证,证实了修正方式的合理性,并对 GB/T228.1-2010修订提出了相应建议

1 试样制备及试验方法

1.1 试样制备

由于 BW300TP耐磨钢在进行拉伸试验时,样断偏现象较为常见,断后伸长率的机器测量值和 手工测量 值 存 在 明 显 差 异,所 以 试 验 材 料 选 定 为 BW300TP耐磨钢板选取某钢铁厂生产的厚度为 3.5~4.0 mm BW300TP 耐磨钢板,按照 GB/T 228.1-2010的试样制备方法,制备出批量平行长 度为75mm,始宽度为25mm,标距为50mm 纵向矩形截面 P14拉伸试样

1.2 试验设备

试验采用试验室配备的电子式拉伸试验机,值测量范围为0~600kN,测量精度为0.5伸计采用 接 触 式 全 自 动 纵 向 引 伸 计,测 量 范 围 为 0~200mm,测量精度为1游标卡尺的量程为0~150mm,允许误差为±0.02mm。 1.3 试验方法 试验前先用打点机在拉伸试样平行段内标记出 间隔为5mm 的一系列标记点,应保证标记点不会造 成引起试样过早断裂的缺陷将标记好标记点的拉 伸试样按照 GB/T228.1-2010的方法B在拉伸试验 机上拉伸至断裂,试样的引伸计标距Le 和原始标距 L0 均为50mm。试验结束后,取下断样,将试样断口 对接在一起,且保证其轴线位于同一直线上,游标尺手,计算得到手工测伸长,Amauaul伸试验机直接输出的断后 伸长率为机器测量的断后伸长率,记为Aauto

2 试验

上述中随机选取20组数据,比对采 器测和手BW300TP耐磨钢 伸试断后1。 由表1,Aauto 和手 测量的断Amauaul ,是说手工测量的断后伸长率 Amauaul 量的断后伸长率 Aauto产生这是这两种测量方法存在明显的不同[7]机器测量断后伸长率时,接触式引伸计选取的 原始标距是固定的,试验完毕后,引伸计不会根据试 样的断裂位置去调整并选择合适的断后标距而在 实际 BW300TP耐磨钢板的拉伸试验中,绝大多数 试样均不断裂在引伸计标距的中间位置,此时,由于 试样断裂位置的,的原距的伸长量 ΔL 手工断后标距Lu 如图1所示手工测量断后伸长率时,由于在试样平行长度 内的标记点是套叠的,无论试样断裂在平行段范围 内的何处,都可以根据断裂位置手工调整选择合适 的断后标距,从而测量出试样在标距范围内最大的 原始标距伸长量 ΔL手工测量的断后伸长率能更 真 实 地 反 映 出 材 料 的 断 后 伸 长 率因 此,BW300TP耐磨钢板的拉伸试验中,手工测量方法 得到的断后伸长率通常会大于机器测量的断后伸 长率在日常 BW300TP耐磨钢拉伸试样加工时,在满足标准前提下,通过缩短平行长度来减小由于 试样断裂位置偏移而造成的机器测量断后伸长率的 偏差,改善和提高机器测量方式获得该材料断后伸 长率的准确性

3 补偿关系研究

采 用 机 器 测 量 和 手 工 测 量 方 式 获 得 的 BW300TP耐磨钢板的断后伸长率差异是客观存在 ,而在试验室日常断后伸长率检验工作中,直接以 机器测量得出结果是不严谨的,若采用手工测量得 出 结 果,其 工 作 量 巨 大 且 繁 琐为 了 提 高 BW300TP耐磨钢板断后伸长率测量的准确性和工 作效率,笔者对机器测量和手工测量结果的补偿进 行了研究为获得机器测量断后伸长率和手工测量断后伸 长率之间的补偿关系,需要对大量的试验数据进行 统计分析,笔者所在试验室积累了大量的试验数据对该数据进行线性拟合分析,得到了 BW300TP 磨钢板手工测量断后伸长率和机器测量断后伸长率 的拟合曲线,如图2所示由图2可知,BW300TP 耐磨钢板的手工测量 的断后伸长率与机器测量的断后伸长率有较明显的 线性关系通过拟合分析,得到两种断后伸长率之 间的拟合表达式为 y=0.8505x+5.1838 (1) 式中:x 为机器测量的断后伸长率;y 为手工测量的断后伸长率(即修正值)。

4 修正方式验证

20,Y1~Y20,试验测量 Amauaul 和按照式(1)计算得到的修正值 Acount 两者的差值,(1),2

由表2可知,20根验证试样的手工测量平均值 19.56%,修正平均值为19.46%。试样 Y3的差 值最 大,1.74%,试 样 Y10 的 最 差 值 小,0.14%。20根验证试样的差值均小于 ±2%,满足 标准中高强钢再现性相对误差小于 ±13.3% 的要 ,即绝对误差小于2.60%的要求

5 结论及建议

通过对比 BW300TP耐磨钢板机器测量的断后 伸长率和手工测量的断后伸长率,证实了机器测量 的断后伸长率小于手工测量的断后伸长率,而手工 测量的断后伸长率能够更真实地反映 BW300TP磨钢 板 的 断 后 伸 长 率可 以 通 过 关 系 式 y = 0.8505x+5.1838可对机器测 量 的 断 后 伸 长 率 进 行修正由于高强钢拉伸试样断裂的位置是未知且无规 律的,所以在进行试样加工的时候,可以在满足标准 的前提下,适当缩短平行长度,试样加工时要确保试 样的加工精度和表面粗糙度,以降低由试样断裂位 置偏移而造成的机器测量的断后伸长率的偏差基于以上试验及分析,提出以下对 GB/T228.1 -2010修订建议(1)试样平行长度的修订建议 P7 带 头 试 样 的 平 行 长 度 最 小 值 修 改 为 60mm。 取消附录 D 中矩形截面非比例试样平行长度 LcL0+1.5 S0 的规定,只保留试样平行长度不 应小于L0+1/2b0,仲裁时,平行长度为Lc=L0 + 2b0 的相关规定(2)增加机器测量断后伸长率补偿方法的建议 GB/T228.1-2010,未提及对机器测量断后 伸长率的补偿和修正的方法建议开展多试验室间 的验证试验,增加不同试验材料对机器测量断后伸 长率的修正方法及修正公式

来源:材料与测试网