一種高溫拉伸速率的設(shè)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于力學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域，特別是高溫拉伸速率的設(shè)定方法，具體的說是涉及一種高溫拉伸試驗(yàn)采用橫梁位移控制的拉伸速率設(shè)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高溫拉伸試驗(yàn)是對(duì)金屬材料在短時(shí)拉伸負(fù)荷作用下的靜承載能力給予有效評(píng)定的一種重要測(cè)試方法。影響高溫拉伸試驗(yàn)結(jié)果的因素很多，除材料本身的因素外，還有試驗(yàn)速率、夾持方式、采樣頻率、溫度、試樣加工形狀等因素，其中試驗(yàn)速率是影響高溫拉伸性能指標(biāo)的重要因素。
[0003]拉伸試驗(yàn)包括線彈性變形階段、彈塑性變形階段、屈服階段、加工硬化階段、頸縮階段。屈服強(qiáng)度包括上屈服強(qiáng)度兄H、下屈服強(qiáng)度規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度、規(guī)定總延伸強(qiáng)度兄α5、規(guī)定殘余延伸強(qiáng)度兄。.2。其中規(guī)定總延伸強(qiáng)度尤。.5是指總延伸率為規(guī)定的引伸計(jì)標(biāo)距Ze0.5%時(shí)的應(yīng)力，也就是說當(dāng)總延伸率超過0.5%后屈服階段結(jié)束。
[0004]GB/T 4338-2006《金屬材料高溫拉伸試驗(yàn)方法》規(guī)定:在測(cè)定屈服強(qiáng)度時(shí),試驗(yàn)開始至達(dá)到屈服強(qiáng)度區(qū)間，試樣平行長(zhǎng)度部分的應(yīng)變速率應(yīng)在0.001/min?0.005/mim之間盡可能保持恒定，即0.1%/min?0.5%/mim。而總延伸率超過0.5%后屈服階段結(jié)束,也就是說從試驗(yàn)開始到屈服階段結(jié)束只要在1 min?5mim完成就可以滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0005]拉伸試驗(yàn)機(jī)采用三種控制方式:應(yīng)力速率控制、應(yīng)變速率控制、橫梁位移控制。相應(yīng)的拉伸試驗(yàn)速率用應(yīng)力速率、應(yīng)變速率以及橫梁分離速率來表示。應(yīng)力速率是單位時(shí)間內(nèi)試樣應(yīng)力的增加量，應(yīng)變速率是單位時(shí)間內(nèi)試樣應(yīng)變的增加量，橫梁分離速率是單位時(shí)間內(nèi)試驗(yàn)機(jī)橫梁分離的距離。試驗(yàn)速率控制的目的是要控制試樣變形的快慢，應(yīng)變速率控制應(yīng)是試樣變形快慢最直接的控制方式，其他兩種控制方式都是間接或近似控制方式。
[0006]目前國(guó)內(nèi)高溫拉伸試驗(yàn)均采用橫梁位移控制，繪制力-延伸曲線圖測(cè)試屈服強(qiáng)度。由于試驗(yàn)機(jī)采用橫梁位移控制，設(shè)備所能控制的名義拉伸應(yīng)變是用橫梁位移除以試樣平行長(zhǎng)度的百分?jǐn)?shù)，而不是試樣的真實(shí)應(yīng)變，且由于試驗(yàn)系統(tǒng)柔度的影響，在彈性變形階段試樣的真實(shí)變形值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)定值，從彈塑性變形到屈服階段完成試樣的真實(shí)變形值也低于設(shè)定值，試樣過了屈服階段后，試驗(yàn)系統(tǒng)的柔度對(duì)試驗(yàn)速率的影響可以不用考慮，設(shè)定值與試樣的真實(shí)應(yīng)變值吻合。試驗(yàn)機(jī)的柔度與試驗(yàn)機(jī)框架、力傳感器和夾具等密切相關(guān)，所以不同的試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)柔度不同，即使采用相同的橫梁位移速率，反映在試樣上的實(shí)際應(yīng)變速率截然不同，使不同的試驗(yàn)機(jī)測(cè)試相同材料的試驗(yàn)結(jié)果不具備可比性。因此，如何設(shè)定高溫拉伸速率意義重大。
[0007]迄今國(guó)內(nèi)外還沒有關(guān)于高溫拉伸試驗(yàn)采用橫梁控制拉伸速率的設(shè)定方法。已見報(bào)道的有關(guān)于室溫拉伸試驗(yàn)采用橫梁控制拉伸速率的設(shè)定方法，見文獻(xiàn)《拉伸試驗(yàn)全程位移控制研究》(冶金分析，2008，增刊2)和《拉伸試驗(yàn)準(zhǔn)應(yīng)變速率控制法》(工程與試驗(yàn)，2011，No 12)，專利申請(qǐng)?zhí)?00910070447.5 “用于全程控制的金屬材料拉伸試驗(yàn)全程位移控制法”。這三篇文獻(xiàn)作者相同，內(nèi)容基本一致，采用實(shí)測(cè)試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)柔度，帶入推導(dǎo)公式的方法進(jìn)行全程橫梁位移控制。但由于試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)與試驗(yàn)機(jī)框架、夾具、力傳感器、試樣的橫截面積和平行長(zhǎng)度等密切相關(guān)，因此對(duì)于不同試樣、不同夾具即使使用相同的試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)的柔度也是不同的，需要反復(fù)測(cè)試試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)的柔度。另外由于楔形夾具自身的特點(diǎn)，用橫梁位移控制時(shí)，線彈性階段的應(yīng)力速率不是恒定而是逐漸升高的，因此測(cè)試試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)柔度時(shí)采用的是平均應(yīng)力速率。另外在推導(dǎo)公式中，用到楊氏模量E，針對(duì)不同的鋼種，E值并不一定是常數(shù)。因此采用該方法測(cè)試繁瑣，有一定的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明旨在提供一種采用橫梁位移控制，可設(shè)定統(tǒng)一的試樣真實(shí)變形速率，使不同的試驗(yàn)機(jī)測(cè)試相同的材料拉伸性能數(shù)據(jù)具有可比性，從而保證高溫試驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確性和可靠性的高溫拉伸速率的設(shè)定方法。
[0009]為此，本發(fā)明所采取的解決方案是:
一種高溫拉伸速率的設(shè)定方法，其特征在于:
1、將試樣加工成拉伸試驗(yàn)用的螺紋試樣、銷軸試樣、圓試樣或板試樣。
[0010]2、采用橫梁位移控制方法，按GB/T 4338-2006規(guī)定設(shè)置線彈性段、彈塑性段、屈服段、屈服后段，將四個(gè)段的拉伸速率依次設(shè)定為0.005/min、0.005/min、0.005/min、0.15/min后進(jìn)行拉伸，并繪制力-延伸曲線圖，在力-延伸曲線圖上找出從試驗(yàn)開始到彈性極限^p0.0i的時(shí)間L以及試驗(yàn)開始到屈服階段結(jié)束的時(shí)間t2。
[0011]3、從試驗(yàn)開始到屈服階段結(jié)束的最佳時(shí)間為2?4min ;考慮從試驗(yàn)開始到線彈性段所用的時(shí)間^大于彈塑性到屈服段完成所用的時(shí)間(t2- h)，因此設(shè)t2 + 3min =11,^:t2=n1:n2，則下一個(gè)試樣的線彈性段橫梁位移速率設(shè)定為0.005ΧηΧ2+ η2Χηι，彈塑性段、屈服段橫梁位移速率設(shè)定為0.005ΧηΧ2+ η2Χ (η2-叫)。
[0012]4、由于屈服后試驗(yàn)系統(tǒng)的柔度對(duì)拉伸速率影響不大，因此屈服后的橫梁位移速率設(shè)定為0.15/mim。
[0013]5、按設(shè)定的拉伸速率進(jìn)行拉伸，在力-延伸曲線圖上找出從試驗(yàn)開始到彈性極限^p0.0i的時(shí)間ti以及到屈服階段結(jié)束的時(shí)間t2，如果t2為2?4min.，h為1?3min.，則試驗(yàn)速率設(shè)置完畢；試驗(yàn)時(shí)間不在此范圍內(nèi)，則需重新進(jìn)行修正。
[0014]6、由于屈服段與屈服后段拉伸速率相差過大，一般會(huì)使拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線出現(xiàn)“畸點(diǎn)”，該“畸點(diǎn)”不應(yīng)影響屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的取值；如果出現(xiàn)影響，則將屈服結(jié)束后的拉伸速率降低20%。
[0015]本發(fā)明的有益效果為:
1、對(duì)不同的拉伸試驗(yàn)系統(tǒng)，采用橫梁位移控制，可設(shè)定統(tǒng)一的試樣真實(shí)變形速率，使不同的試驗(yàn)機(jī)測(cè)試相同的材料拉伸性能數(shù)據(jù)具有可比性，從而保證了高溫試驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確性和可靠性。
[0016]2、本發(fā)明高溫拉伸速率設(shè)定科學(xué)合理，方法簡(jiǎn)便可行。
【具體實(shí)施方式】
[0017]1、將試樣加工成適合該拉伸試驗(yàn)系統(tǒng)的高溫拉伸試樣，如螺紋試樣、銷軸試樣、直接夾持的圓試樣或板試樣均可。
[0018]2、采用橫梁位移控制，按GB/T 4338-2006規(guī)定設(shè)置線彈性段、彈塑性段、屈服段、屈服后段四個(gè)階段的拉伸速率依次為0.005/min、0.005/min、0.005/min、0.15/min進(jìn)行拉伸，并繪制力-延伸曲線圖，在曲線圖上找出從試驗(yàn)開始到彈性極限Aam的時(shí)間h以及到屈服階段結(jié)束的時(shí)間t2。
[0019]3、試驗(yàn)的最佳時(shí)間為3min即180s,若1^為315s, 1:2為450s,則該試驗(yàn)的試驗(yàn)時(shí)間是最佳時(shí)間的450 + 180=2.5倍，:t2=315:450=7:10，因此下一個(gè)試樣的線彈性段橫梁位移速率設(shè)定為0.005X2.5X2 + 10X7=0.0175/min，彈塑性段、屈服段完成橫梁位移速率設(shè)定為 0.005X2.5X2 + 10X3=0.0075/min。
[0020]4、由于屈服后試驗(yàn)系統(tǒng)的柔度對(duì)拉伸速率影響不大，因此屈服后的橫梁位移速率無需調(diào)整，即仍為0.15/mim。
[0021]5、按設(shè)定的拉伸速率進(jìn)行拉伸，在力-延伸曲線圖上找出從試驗(yàn)開始到彈性極限^p0.0i的時(shí)間ti以及到屈服階段結(jié)束的時(shí)間t2，如果t2為2?4min.，h為1?3min.，則試驗(yàn)速率設(shè)置完畢。若&、〖2試驗(yàn)時(shí)間不在此范圍內(nèi)，則需重新進(jìn)行修正。一般情況下，一次修正即可。
[0022]6、由于屈服段與屈服后拉伸速率相差過大，一般會(huì)使拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線出現(xiàn)“畸點(diǎn)”，該畸點(diǎn)不應(yīng)影響屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的取值。如果出現(xiàn)影響，將屈服結(jié)束后的速率降低20%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高溫拉伸速率的設(shè)定方法，其特征在于: (1 )、將試樣加工成拉伸試驗(yàn)用的螺紋試樣、銷軸試樣、圓試樣或板試樣； (2)、采用橫梁位移控制方法，按GB/T4338-2006規(guī)定設(shè)置線彈性段、彈塑性段、屈服段、屈服后段，將四個(gè)段的拉伸速率依次設(shè)定為0.005/min、0.005/min、0.005/min、0.15/min后進(jìn)行拉伸，并繪制力-延伸曲線圖，在力-延伸曲線圖上找出從試驗(yàn)開始到彈性極限^p0.0i的時(shí)間h以及從試驗(yàn)開始到屈服階段結(jié)束的時(shí)間t2 ； (3)、從試驗(yàn)開始到屈服階段結(jié)束的最佳時(shí)間為2?4min;考慮從試驗(yàn)開始到線彈性段所用的時(shí)間^大于彈塑性到屈服段完成所用的時(shí)間(t2- h)，因此設(shè)t2 + 3min =n, h:t2=n1:n2，則下一個(gè)試樣的線彈性段橫梁位移速率設(shè)定為0.005ΧηΧ2+ η2Χηι，彈塑性段、屈服段橫梁位移速率設(shè)定為0.005XnX2+ n2X (n2- ； (4)、由于屈服后試驗(yàn)系統(tǒng)的柔度對(duì)拉伸速率影響不大，因此屈服后的橫梁位移速率設(shè)定為 0.15/mim ； (5)、按設(shè)定的拉伸速率進(jìn)行拉伸，在力-延伸曲線圖上找出從試驗(yàn)開始到彈性極限^p0.0i的時(shí)間ti以及到屈服階段結(jié)束的時(shí)間t2，如果t2為2?4min.，h為1?3min.，則試驗(yàn)速率設(shè)置完畢驗(yàn)時(shí)間不在此范圍內(nèi)，則需重新進(jìn)行修正； (6)、由于屈服段與屈服后段拉伸速率相差過大，一般會(huì)使拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線出現(xiàn)“畸點(diǎn)”，該“畸點(diǎn)”不應(yīng)影響屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的取值；如果出現(xiàn)影響，則將屈服結(jié)束后的拉伸速率降低20%。
【專利摘要】一種高溫拉伸速率的設(shè)定方法，采用橫梁位移控制設(shè)置線彈性段、彈塑性段、屈服段、屈服后段的拉伸速率依次為0.005/min、0.005/min、0.005/min、0.15/min進(jìn)行拉伸，繪制力-延伸曲線圖，并找出從試驗(yàn)開始到彈性極限的時(shí)間t1及到屈服階段結(jié)束的時(shí)間t2，設(shè)t2÷3min=n，t1∶t2=n1∶n2，則下一試樣的線彈性段橫梁位移速率設(shè)定為0.005×n×2÷n2×n1，彈塑性段、屈服段橫梁位移速率設(shè)定為0.005×n×2÷n2×（n2-n1）。按設(shè)定拉伸速率拉伸，在曲線圖上找出t1及t2，若t2為2～4min，t1為1～3min，則試驗(yàn)速率設(shè)置完畢；否則重新修正。本發(fā)明可對(duì)不同的拉伸試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)定統(tǒng)一的試樣變形速率，使不同試驗(yàn)機(jī)測(cè)試的數(shù)據(jù)具有可比性，從而保證高溫試驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確性和可靠性。
【IPC分類】G01N3/02
【公開號(hào)】CN105300788
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410336311
【發(fā)明人】蘇洪英, 呂丹, 孫紹廣, 王超逸
【申請(qǐng)人】鞍鋼股份有限公司
【公開日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2014年7月16日