金屬材料的低溫彎曲檢測(cè)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種能夠模擬金屬材料在低溫環(huán)境下對(duì)金屬材料進(jìn)行彎曲檢測(cè)，并且能夠檢測(cè)得到金屬材料彎曲后性能的金屬材料的低溫彎曲檢測(cè)方法。該方法，通過(guò)將金屬材料制成彎曲試樣后，在萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上安裝低溫環(huán)境箱，在箱內(nèi)安裝彎曲檢測(cè)裝置，然后對(duì)試樣進(jìn)行低溫彎曲檢測(cè)，并記錄彎曲失效角，計(jì)算出彎曲總截面率，矩形試樣的寬度收縮率、厚度收縮率，圓形試樣的直徑收縮率。采用該方法，使以前只能作室溫彎曲檢測(cè)金屬材料性能的局限得到了擴(kuò)展，并能模擬金屬材料在低溫環(huán)境中的實(shí)際彎曲情況，進(jìn)而使彎曲檢測(cè)所能檢驗(yàn)和反映的金屬鋼材的性能更加全面。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
金屬材料的低溫彎曲檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及力學(xué)檢驗(yàn)領(lǐng)域，尤其是一種金屬材料的低溫彎曲檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 彎曲試驗(yàn)主要測(cè)定材料承受彎曲載荷時(shí)的力學(xué)特性的試驗(yàn)，它是材料機(jī)械性能試 驗(yàn)的基本方法之一，通常用來(lái)檢測(cè)和比較材料表面熱處理層的質(zhì)量和性能，彎曲試驗(yàn)結(jié)束 后觀察試樣表面有無(wú)裂紋。無(wú)裂紋說(shuō)明試樣是合格的，有裂紋則說(shuō)明試樣不合格。
[0003] 中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)《側(cè)面彎曲試驗(yàn)方法》，公開(kāi)號(hào)為CN101819113A;該發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了 一種能夠檢驗(yàn)金屬材料側(cè)面彎曲性能的側(cè)面彎曲試驗(yàn)方法。先用焊接鋼板制成試樣，再在 試樣側(cè)面作原始標(biāo)點(diǎn)并記錄下該標(biāo)距L0,然后將該試樣立放在組合夾具的試樣槽內(nèi)作側(cè)面 彎曲試驗(yàn)，最后測(cè)量試樣彎曲后的彎曲面長(zhǎng)度L，并計(jì)算彎曲延伸率，所述萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn) 行側(cè)面彎曲過(guò)程是按下述方法進(jìn)行的，先在試驗(yàn)機(jī)上安裝組合夾具并調(diào)整其試樣槽間距及 支座間距，然后將試樣立放在試樣槽內(nèi)，使試樣焊縫中心正對(duì)加載負(fù)荷中心，選擇彎心直徑 對(duì)試樣加載，待試樣彎曲到規(guī)定角度后測(cè)量試樣的彎曲長(zhǎng)度L，按延伸率計(jì)算公式=仏-L0) /L0 X 100 %，計(jì)算金屬材料的側(cè)面彎曲延伸率。上述側(cè)面彎曲試驗(yàn)方法雖然能夠檢驗(yàn)金 屬材料側(cè)面彎曲性能，但是其檢測(cè)到的結(jié)果只能反映金屬材料在常溫下對(duì)應(yīng)的彎曲性能， 同時(shí)上述方法是針對(duì)焊接金屬材料進(jìn)行的彎曲檢測(cè);并且上述彎曲檢測(cè)方法是在常溫下進(jìn) 行的。
[0004] 中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)為CN201510323274.9的發(fā)明專(zhuān)利中提出了一種的《彎曲檢測(cè)裝置 及檢測(cè)方法》，該發(fā)明專(zhuān)利中公開(kāi)了一種彎曲檢測(cè)裝置以及一種實(shí)現(xiàn)三點(diǎn)以及三點(diǎn)以上加 載方式的彎曲檢測(cè)方法，并且都是在常溫下進(jìn)行的。上述《彎曲檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法》并未 涉及到低溫彎曲檢測(cè)方法，同時(shí)也不能比較全面的檢測(cè)出金屬材料在彎曲后的力學(xué)性能。
[0005] 在工業(yè)生產(chǎn)中，彎曲試驗(yàn)通常在室溫下進(jìn)行，目前還沒(méi)有見(jiàn)到有金屬材料低溫彎 曲試驗(yàn)的相關(guān)報(bào)道。而我國(guó)大部分地區(qū)，冬季氣溫寒冷，最低環(huán)境溫度達(dá)到_45°C。一些金屬 材料工作時(shí)常常暴露于自然環(huán)境中，工作溫度很低，因此，了解金屬材料低溫下彎曲物理性 能顯得十分必要。為了更好的反映金屬材料在彎曲試驗(yàn)所反映出的一些其他力學(xué)性能，并 應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，急需一種低溫彎曲試驗(yàn)的方法，進(jìn)而使金屬材料彎曲檢驗(yàn)更加全 面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠模擬金屬材料在低溫環(huán)境下對(duì)金屬 材料進(jìn)行彎曲檢測(cè)，并且能夠檢測(cè)得到金屬材料彎曲后性能的金屬材料的低溫彎曲檢測(cè)方 法。
[0007] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:金屬材料的低溫彎曲檢測(cè)方法，首 先將金屬材料加工成檢測(cè)規(guī)定形狀的彎曲試樣，測(cè)量并記錄試樣進(jìn)行檢測(cè)處的尺寸，矩形 試樣測(cè)量原始厚度和原始寬度bo,圓柱形試樣測(cè)量原始直徑do;然后將試樣安裝到萬(wàn)能彎 曲試驗(yàn)機(jī)上，進(jìn)行低溫彎曲檢測(cè)；最后取出試樣，測(cè)量試樣彎曲后檢測(cè)處的尺寸;矩形試樣 測(cè)量厚度a、寬度b，計(jì)算寬度收縮率、厚度收縮率;圓柱形試樣測(cè)量直徑d，計(jì)算直徑收縮率；
[0008] 試樣在萬(wàn)能彎曲試驗(yàn)機(jī)上按照以下步驟進(jìn)行低溫彎曲檢測(cè)，
[0009] 1)首先在萬(wàn)能彎曲試驗(yàn)機(jī)上安裝低溫環(huán)境箱，然后將彎曲檢測(cè)裝置安裝在萬(wàn)能彎 曲試驗(yàn)機(jī)上且位于低溫環(huán)境箱內(nèi)；
[0010] 2)確定彎曲檢測(cè)的加載方式，安裝檢測(cè)規(guī)定直徑的彎曲壓頭，調(diào)整彎曲檢測(cè)裝置 上兩移動(dòng)支座之間的間距，使得矩形試樣檢測(cè)時(shí)，間距為2 Xa〇+D+15mm，圓柱形試樣檢測(cè) 時(shí)，間距為2 X do+D+l 5mm，其中D為彎曲壓頭直徑；
[0011] 3)然后將試樣平直放置在兩移動(dòng)支座上，使得彎曲壓頭的中心線與試樣的長(zhǎng)度方 向垂直;且使得所述彎曲壓頭的中心線穿過(guò)試樣上的檢查處的中心；
[0012] 4)通過(guò)低溫環(huán)境箱對(duì)試樣進(jìn)行制冷，制冷到檢測(cè)規(guī)定的溫度，并至少保溫15min;
[0013] 5)通過(guò)彎曲壓頭對(duì)試樣進(jìn)行加載，直到試樣出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)裂痕或者試樣的彎曲角 度2 120°停止加載；同時(shí)記載停止加載時(shí)的彎曲角度，并記錄最大彎曲力所對(duì)應(yīng)的彎曲角 度；
[0014] 6)最后取出試樣，矩形試樣測(cè)量彎曲后檢測(cè)處的厚度a、寬度b，圓柱形試樣測(cè)量彎 曲后檢測(cè)處的直徑d。
[0015] 進(jìn)一步的，在步驟4)中通過(guò)向低溫環(huán)境箱內(nèi)注入制冷劑，對(duì)試樣進(jìn)行制冷;且使得 制冷劑完全淹沒(méi)試樣。
[0016] 進(jìn)一步的，當(dāng)試樣為矩形試樣時(shí)，通過(guò)步驟6)得到的彎曲后矩形試樣檢測(cè)處的厚 度a、寬度b;計(jì)算矩形試樣的寬度收縮率、厚度收縮率，厚度收縮率=(a-a Q)/ao X 100%，寬 度收縮率=(b-bo)/bo X 100 % ;
[0017] 當(dāng)試樣為圓柱形時(shí)，通過(guò)步驟6)得到的彎曲后圓柱形試樣檢測(cè)處的直徑d;計(jì)算直 徑收縮率，直徑收縮率=(d-do) /do X 100 %。
[0018] 進(jìn)一步的，在步驟6)之后計(jì)算試樣的彎曲總截面率，彎曲總截面率=(S-SQ)/S〇X 100%，當(dāng)試樣為矩形試樣時(shí)，So = a〇Xb()，S = aXb;當(dāng)試樣為圓柱形試樣時(shí)，So = 3id()2/4，S = Jid2/4〇
[0019] 進(jìn)一步的，對(duì)試樣進(jìn)行加載的彎曲壓頭直徑為2 Xao。
[0020] 進(jìn)一步的，將金屬材料加工成檢測(cè)規(guī)定形狀的彎曲試樣的同時(shí)磨去試樣檢測(cè)處的 毛刺。
[0021] 進(jìn)一步的，測(cè)量試樣檢測(cè)處的原始尺寸時(shí)，以及在步驟6)中測(cè)量試樣彎曲后檢測(cè) 處的尺寸時(shí)，均測(cè)量三次或者三次以上求平均值。
[0022] 進(jìn)一步的，在將金屬材料加工成檢測(cè)規(guī)定形狀的彎曲試樣時(shí)，通過(guò)以下方法將金 屬材料加工成矩形試樣時(shí)，金屬板材厚度小于或者等于30mm按實(shí)際厚度加工；厚度大于 30mm加工成30mm的試樣，且加工金屬板材其中一面，保留另一原始面；當(dāng)金屬材料加工成圓 柱形試樣時(shí)，保持圓柱形試樣原始直徑尺寸。
[0023] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明所述的金屬材料的低溫彎曲檢測(cè)方法通過(guò)將金屬材 料制成彎曲試樣后，在萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上安裝低溫環(huán)境箱，在箱內(nèi)安裝彎曲檢測(cè)裝置，然后對(duì)試 樣進(jìn)行低溫彎曲檢測(cè)，并記錄彎曲失效角，計(jì)算出彎曲總截面率，矩形試樣的寬度收縮率、 厚度收縮率，圓柱形試樣的直徑收縮率，使以前只能作室溫彎曲檢測(cè)金屬材料性能的局限 得到了擴(kuò)展，并能模擬金屬材料在低溫環(huán)境中的實(shí)際彎曲情況，進(jìn)而使彎曲檢測(cè)所能檢驗(yàn) 和反映的金屬鋼材的性能更加全面。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0025] 本發(fā)明所述的金屬材料的低溫彎曲檢測(cè)方法，首先將金屬材料加工成檢測(cè)規(guī)定形 狀的彎曲試樣，測(cè)量并記錄試樣進(jìn)行檢測(cè)處的尺寸，矩形試樣測(cè)量原始厚度ao和原始寬度 bo,圓柱形試樣測(cè)量原始直徑do;然后將試樣安裝到萬(wàn)能彎曲試驗(yàn)機(jī)上，進(jìn)行彎曲檢測(cè);最后 取出試樣，測(cè)量試樣彎曲后檢測(cè)處的尺寸;矩形試樣測(cè)量厚度a、寬度b，計(jì)算寬度收縮率、厚 度收縮率;圓柱形試樣測(cè)量直徑d，計(jì)算直徑收縮率；
[0026] 所述試樣在萬(wàn)能彎曲試驗(yàn)機(jī)上按照以下步驟進(jìn)行低溫彎曲檢測(cè)，
[0027] 1)首先在萬(wàn)能彎曲試驗(yàn)機(jī)上安裝低溫環(huán)境箱，然后將彎曲檢測(cè)裝置安裝在萬(wàn)能彎 曲試驗(yàn)機(jī)上且位于低溫環(huán)境箱內(nèi)；
[0028] 2)確定彎曲檢測(cè)的加載方式，安裝檢測(cè)規(guī)定直徑的彎曲壓頭，調(diào)整彎曲檢測(cè)裝置 上兩移動(dòng)支座之間的間距，使得矩形試樣檢測(cè)時(shí)，間距為2 Xa〇+D+15mm，圓柱形試樣檢測(cè) 時(shí)，間距為2 X do+D+l 5mm，其中D為彎曲壓頭直徑；
[0029] 3)然后將試樣平直放置在兩移動(dòng)支座上，使得彎曲壓頭的中心線與試樣的長(zhǎng)度方 向垂直;且使得所述彎曲壓頭的中心線穿過(guò)試樣上的檢查處的中心；
[0030] 4)通過(guò)低溫環(huán)境箱對(duì)試樣進(jìn)行制冷，制冷到檢測(cè)規(guī)定的溫度，并至少保溫15min;
[0031] 5)通過(guò)彎曲壓頭對(duì)試樣進(jìn)行加載，直到試樣出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)裂痕或者試樣的彎曲角 度2 120°停止加載；同時(shí)記載停止加載時(shí)的彎曲角度，并記錄最大彎曲力所對(duì)應(yīng)的彎曲角 度；
[0032] 6)最后取出試樣，矩形試樣測(cè)量彎曲后檢測(cè)處的厚度a、寬度b，圓柱形試樣測(cè)量彎 曲后檢測(cè)處的直徑d。
[0033] 本發(fā)明所述的金屬材料的低溫彎曲檢測(cè)方法中所述的低溫是指溫度低于常溫。本 發(fā)明所述的金屬材料的低溫彎曲檢測(cè)方法，首先將金屬材料加工成檢測(cè)規(guī)定形狀的彎曲試 樣，從而保證了金屬材料加工的試樣滿(mǎn)足檢測(cè)條件。同時(shí)通過(guò)測(cè)量并記錄試樣進(jìn)行檢測(cè)處 的尺寸，矩形試樣測(cè)量原始厚度ao和原始寬度bo,圓柱形試樣測(cè)量原始直徑do;為后續(xù)計(jì)算 彎曲后金屬材料試樣的各個(gè)彎曲參數(shù)做好準(zhǔn)備。所述試樣測(cè)量處是指試樣上檢測(cè)前加載的 彎曲壓頭與試樣接觸的位置。所述矩形試樣是指橫截面為矩形的試樣，所述圓柱形試樣是 指橫截面為圓形的試樣。
[0034] 然后將試樣安裝到萬(wàn)能彎曲試驗(yàn)機(jī)上，進(jìn)行低溫彎曲檢測(cè);實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，所述 試樣在萬(wàn)能彎曲試驗(yàn)機(jī)上按照以下步驟進(jìn)行彎曲檢測(cè)，
[0035] 1)首先在萬(wàn)能彎曲試驗(yàn)機(jī)上安裝低溫環(huán)境箱，然后將彎曲檢測(cè)裝置安裝在萬(wàn)能彎 曲試驗(yàn)機(jī)上且位于低溫環(huán)境箱內(nèi)；
[0036] 2)確定彎曲檢測(cè)的加載方式，安裝檢測(cè)規(guī)定直徑的彎曲壓頭，調(diào)整彎曲檢測(cè)裝置 上兩移動(dòng)支座之間的間距，使得矩形試樣檢測(cè)時(shí)，間距為2 Xa〇+D+15mm，圓柱形試樣檢測(cè) 時(shí)，間距為2 X do+D+l 5mm，其中D為彎曲壓頭直徑；
[0037] 3)然后將試樣平直放置在兩移動(dòng)支座上，使得彎曲壓頭的中心線與試樣的長(zhǎng)度方 向垂直;且使得所述彎曲壓頭的中心線穿過(guò)試樣上的檢查處的中心；
[0038] 4)通過(guò)低溫環(huán)境箱對(duì)試樣進(jìn)行制冷，制冷到檢測(cè)規(guī)定的溫度，并至少保溫15min;
[0039] 5)通過(guò)彎曲壓頭對(duì)試樣進(jìn)行加載，直到試樣出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)裂痕或者試樣的彎曲角 度2 120°停止加載；同時(shí)記載停止加載時(shí)的彎曲角度，并記錄最大彎曲力所對(duì)應(yīng)的彎曲角 度；
[0040] 6)最后取出試樣，矩形試樣測(cè)量彎曲后檢測(cè)處的厚度a、寬度b，圓柱形試樣測(cè)量彎 曲后檢測(cè)處的直徑d。
[0041] 在步驟1)中在萬(wàn)能彎曲試驗(yàn)機(jī)上安裝低溫環(huán)境箱，從而為模擬試樣在低溫環(huán)境下 的彎曲創(chuàng)造條件，同時(shí)將彎曲檢測(cè)裝置設(shè)置在低溫環(huán)境箱內(nèi)從而可以保證試樣在彎曲檢測(cè) 裝置上進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中始終處于低溫環(huán)境中，從而能夠完全模擬試樣在低溫環(huán)境中的彎 曲，保證試樣低溫彎曲檢測(cè)的準(zhǔn)確性。
[0042] 在步驟2)中在確定彎曲檢測(cè)的加載方式，安裝檢測(cè)規(guī)定直徑的彎曲壓頭，調(diào)整彎 曲檢測(cè)裝置上兩移動(dòng)支座之間的間距，使得矩形試樣檢測(cè)時(shí)，間距為2Xa〇+D+15mm，圓柱形 試樣檢測(cè)時(shí)，間距為2 Xd〇+D+15mm，其中D為彎曲壓頭直徑。首先確定彎曲檢測(cè)的加載方式， 然后根據(jù)確定的加載方式以及檢測(cè)規(guī)定的試樣形狀，安裝對(duì)應(yīng)的檢測(cè)規(guī)定直徑的彎曲壓 頭;從而使得試樣是在符合檢測(cè)條件下進(jìn)行。所述加載方式是指三點(diǎn)加載或者三點(diǎn)以上的 加載方式，通過(guò)確定加載方式從而確定試樣在對(duì)應(yīng)加載方式下的彎曲情況。試樣在進(jìn)行常 溫彎曲檢測(cè)時(shí)，兩移動(dòng)支座之間的間距為
·，其中D為彎曲壓頭直徑;然而在低 溫環(huán)境中對(duì)試樣進(jìn)行彎曲檢測(cè)時(shí)，試樣容易變脆，不易受到較大的載荷。采用常溫彎曲檢測(cè) 時(shí)兩移動(dòng)支座之間的間距，由于間距較小，在對(duì)試樣進(jìn)行加載的過(guò)程中，加載的載荷較大； 從而影響試樣在低溫環(huán)境中彎曲檢測(cè)結(jié)果。本發(fā)明所述的金屬材料的低溫彎曲檢測(cè)方法通 過(guò)調(diào)整彎曲檢測(cè)裝置上兩移動(dòng)支座之間的間距，使得矩形試樣檢測(cè)時(shí)，間距為2 Xao+D+ 15mm，圓柱形試樣檢測(cè)時(shí)，間距為2 X do+D+15mm，其中D為彎曲壓頭直徑。試樣在彎曲檢測(cè)的 過(guò)程中，試樣將在兩移動(dòng)支座之間彎曲，由于兩移動(dòng)支座之間的間距在矩形試樣檢測(cè)時(shí)，間 距為2 Xa〇+D+15mm，圓柱形試樣檢測(cè)時(shí)，間距為2 X d〇+D+15mm，其中D為彎曲壓頭直徑，因此 能夠保證試樣在彎曲的過(guò)程中不會(huì)卡死在兩移動(dòng)支座之間的間距內(nèi)，能夠保證試樣在支座 的支持輥上自由滑動(dòng)。如果兩移動(dòng)支座之間的間距過(guò)小將會(huì)使得試樣需要受到更大的載荷 才能發(fā)生彎曲，由于彎矩= FXL1，其中F為載荷，L1為彎曲壓頭到其中一個(gè)移動(dòng)支座支撐點(diǎn) 之間的距離，實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中L1為二分之一兩移動(dòng)支座之間的間距。如果兩移動(dòng)支座之間 的間距越小會(huì)使得L1越小，從而造成需要施加更大的載荷F才能達(dá)到較大的彎矩。從而將提 高對(duì)彎曲檢測(cè)裝置的性能要求，同時(shí)不易實(shí)現(xiàn)線性檢測(cè)。
[0043]試樣在進(jìn)行常溫彎曲檢測(cè)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的兩移動(dòng)支座之間的間距為
>其中D為彎曲壓頭直徑;標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的間距的大小會(huì)隨著試樣的原始厚度ao 的變化二變化，尤其是試樣與兩移動(dòng)支座之間的間隙。然而在本發(fā)明所述的金屬材料的低 溫彎曲檢測(cè)方法中兩移動(dòng)支座之間的間距在矩形試樣檢測(cè)時(shí)，間距為2 Xa〇+D+15mm，圓柱 形試樣檢測(cè)時(shí)，間距為2Xd〇+D+15mm，其中D為彎曲壓頭直徑。由于試樣與兩移動(dòng)支座之間 的間隙為兩移動(dòng)支座之間的間距減去二倍試樣的原始厚度，即試樣與兩移動(dòng)支座之間的間 隙為D+15mm，檢測(cè)過(guò)程中使用的彎曲壓頭直徑D-定，因此試樣與兩移動(dòng)支座之間的間隙為 一定值，保持不變從而保證了檢測(cè)時(shí)，試樣與移動(dòng)支座之間間隙的一致性。
[0044] 在步驟3)中將試樣平直放置在兩移動(dòng)支座上，使得彎曲壓頭的中心線與試樣的長(zhǎng) 度方向垂直;且使得所述彎曲壓頭的中心線穿過(guò)試樣上的檢查處的中心；從而實(shí)現(xiàn)安裝試 樣，同時(shí)保證彎曲壓頭的加載位置。
[0045] 在步驟4)中通過(guò)低溫環(huán)境箱對(duì)試樣進(jìn)行制冷，制冷到檢測(cè)規(guī)定的溫度，并至少保 溫15min;通過(guò)低溫環(huán)境箱的制冷效果，以及保溫至少15min，從而可以使得試件所有部位的 溫度一致，均處于低溫狀態(tài)；因此能夠模擬試件在低溫環(huán)境中的實(shí)際彎曲情況。如果保溫時(shí) 間較短將會(huì)使得試樣內(nèi)部的溫度未達(dá)到檢測(cè)規(guī)定的低溫的溫度，從而影響檢測(cè)結(jié)果。具體 的上述金屬材料使用的最低溫度一般為_(kāi)60°C，檢測(cè)溫度一般選擇為_(kāi)60°C，在對(duì)相應(yīng)金屬 材料進(jìn)行低溫彎曲檢測(cè)時(shí)，應(yīng)根據(jù)材料使用的溫度選擇對(duì)應(yīng)的檢測(cè)溫度。
[0046] 在步驟5)中通過(guò)彎曲壓頭對(duì)試樣進(jìn)行加載，直到試樣出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)裂痕或者試樣 的彎曲角度2 120°停止加載；同時(shí)記載停止加載時(shí)的彎曲角度，并記錄最大彎曲力所對(duì)應(yīng) 的彎曲角度。通過(guò)彎曲壓頭對(duì)試樣的加載實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣的彎曲檢測(cè)。所述最大彎曲力所對(duì)應(yīng) 的彎曲角度為彎曲失效角。所述最大彎曲力是指試樣的最大抵抗外力，試樣的載荷超過(guò)了 最大彎曲力（以及所對(duì)應(yīng)的角度)材料的抗力將減小，慢慢失效，直至完全損壞。試樣受到的 載荷小于最大彎曲力（以及所對(duì)應(yīng)的角度)材料的抗力將隨著外力作用增大而逐漸增大，抵 抗破壞，失效角度越大，抵抗外力作用越強(qiáng)，失效角越小，抵抗外力作用越弱。
[0047] 在步驟6)中取出試樣，矩形試樣測(cè)量彎曲后檢測(cè)處的厚度a、寬度b，圓柱形試樣測(cè) 量彎曲后檢測(cè)處的直徑d。通過(guò)檢測(cè)得到的彎曲后的試樣各個(gè)尺寸參數(shù)，與試樣的原始尺寸 參數(shù)進(jìn)行比較，從而可定量判斷試樣的彎曲性能，從而檢測(cè)得到對(duì)應(yīng)金屬在相應(yīng)低溫環(huán)境 中的彎曲性能。同時(shí)為計(jì)算試樣在低溫環(huán)境下的各個(gè)彎曲性能參數(shù)做準(zhǔn)備。
[0048] 最后根據(jù)檢測(cè)得到的試樣彎曲后檢測(cè)處的尺寸;矩形試樣測(cè)量厚度a、寬度b，計(jì)算 寬度收縮率、厚度收縮率;圓柱形試樣測(cè)量直徑d，計(jì)算直徑收縮率;從而更加全面的反應(yīng)金 屬材料在低溫環(huán)境下的彎曲性能。
[0049] 公知的，塑性是材料安全可靠性的保證，當(dāng)零件遭受到過(guò)負(fù)荷時(shí)如果能夠發(fā)生塑 性變形，它與應(yīng)變硬化的配合，通過(guò)塑性變形來(lái)削減應(yīng)力高峰，使之重新分配，從而就能夠 保證零件的安全而避免突然斷裂和早期斷裂。
[0050] 傳統(tǒng)的塑性檢測(cè)方法包括彎曲試驗(yàn);彎曲試驗(yàn)是測(cè)定材料承受彎曲載荷時(shí)的力學(xué) 特性的試驗(yàn)，它是材料機(jī)械性能試驗(yàn)的基本方法之一，通常用來(lái)檢測(cè)和比較材料表面熱處 理層的質(zhì)量和性能，即通過(guò)觀察試樣彎曲后檢測(cè)面有無(wú)裂紋判斷塑性的好壞。
[0051] 本發(fā)明所述的金屬材料的低溫彎曲檢測(cè)方法屬于平面彎曲，試樣簡(jiǎn)單，還可以測(cè) 定加工不方便的材料，同時(shí)能夠模擬金屬材料從生產(chǎn)到工作使用的狀況。彎曲檢測(cè)時(shí)，試樣 是平放于彎曲檢測(cè)裝置上，試樣與彎曲檢測(cè)裝置接觸面較大，試驗(yàn)時(shí)，截面上受到的分布在 表面上的應(yīng)力最大，因此對(duì)材料表面缺陷反應(yīng)也最靈敏，也最能反映金屬材料表面缺陷和 其抵抗塑性變形的能力，再加上低溫彎曲檢測(cè)能還原金屬材料在低溫環(huán)境中的實(shí)際使用情 況；同時(shí)本發(fā)明所述的金屬材料的低溫彎曲檢測(cè)方法是通過(guò)對(duì)材料施加外力，通過(guò)計(jì)算彎 曲收縮率，來(lái)判斷材料在低溫環(huán)境下一些變形情況和彎曲性能的好壞。因此，通過(guò)低溫彎曲 檢測(cè)的結(jié)果能夠更加準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)金屬材料在低溫環(huán)境下的彎曲性能和塑性。
[0052] 綜上所述，本發(fā)明所述的金屬材料的低溫彎曲檢測(cè)方法通過(guò)將金屬材料制成彎曲 試樣后，在萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上安裝低溫環(huán)境箱，在箱內(nèi)安裝彎曲檢測(cè)裝置，然后對(duì)試樣進(jìn)行低溫 彎曲檢測(cè)，并記錄彎曲失效角，計(jì)算出彎曲總截面率，矩形試樣的寬度收縮率、厚度收縮率， 圓柱形試樣的直徑收縮率，使傳統(tǒng)彎曲檢測(cè)方法只能作室溫彎曲檢測(cè)金屬材料性能的局限 得到了擴(kuò)展，并能模擬金屬材料在低溫環(huán)境中的實(shí)際彎曲情況，進(jìn)而使彎曲檢測(cè)所能檢驗(yàn) 和反映的金屬鋼材的性能更加全面；同時(shí)本發(fā)明所述的金屬材料的低溫彎曲檢測(cè)方法能夠 更加準(zhǔn)確的反應(yīng)出金屬材料在低溫環(huán)境中的彎曲性能。
[0053] 具體的，在步驟4)中通過(guò)向低溫環(huán)境箱內(nèi)注入制冷劑，對(duì)試樣進(jìn)行制冷;且使得制 冷劑完全淹沒(méi)試樣。通過(guò)將制冷劑完全淹沒(méi)試樣，從而能夠更加精準(zhǔn)的控制試樣的溫度;保 證試樣能夠達(dá)到檢測(cè)規(guī)定的溫度。
[0054] 具體的，當(dāng)試樣為矩形試樣時(shí)，通過(guò)步驟6)得到的彎曲后矩形試樣檢測(cè)處的厚度 a、寬度b;計(jì)算矩形試樣的寬度收縮率、厚度收縮率，厚度收縮率=(a-ao)/ao X 100 %，寬度 收縮率=(b-bo)/b〇X 100% ;
[0055] 當(dāng)試樣為圓柱形時(shí)，通過(guò)步驟6)得到的彎曲后圓柱形試樣檢測(cè)處的直徑d;計(jì)算直 徑收縮率，直徑收縮率=(d-do) /do X 100 %。
[0056] 進(jìn)一步的，為了更加全面的反應(yīng)試樣在低溫環(huán)境中的彎曲性能，從而反應(yīng)出金屬 材料在低溫環(huán)境下的彎曲性能;在步驟6)之后計(jì)算試樣的彎曲總截面率，彎曲總截面率= (S-Sq)/Sq X 100%，當(dāng)試樣為矩形試樣時(shí)，So = ao Xbo, S = a Xb;當(dāng)試樣為圓柱形試樣時(shí)，So =_2/4，S = Jid2/4。通過(guò)計(jì)算彎曲總截面率能夠通過(guò)參數(shù)直觀的反應(yīng)出彎曲性能。
[0057]實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中具體的，對(duì)試樣進(jìn)行加載的彎曲壓頭直徑為2Xao。
[0058] 為了使得檢測(cè)更加精準(zhǔn)，實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，進(jìn)一步的，將金屬材料加工成檢測(cè)規(guī)定 形狀的彎曲試樣的同時(shí)磨去試樣檢測(cè)處的毛刺。進(jìn)一步的，測(cè)量試樣檢測(cè)處的原始尺寸時(shí)， 以及在步驟6)中測(cè)量試樣彎曲后檢測(cè)處的尺寸時(shí)，均測(cè)量三次或者三次以上求平均值。
[0059] 在將金屬材料加工成檢測(cè)規(guī)定形狀的彎曲試樣的過(guò)程中，當(dāng)將金屬材料加工成矩 形試樣時(shí)，金屬板材厚度小于或者等于30mm按實(shí)際厚度加工；厚度大于30mm加工成30mm的 試樣，且加工金屬板材其中一面，保留另一原始面。保留其中一面是保留原來(lái)試樣的表面參 數(shù)屬性，如果試樣的兩面均進(jìn)行加工，那么彎曲檢測(cè)得到的結(jié)果，只能反映加工后試樣的彎 曲性能，將會(huì)與原來(lái)要進(jìn)行檢測(cè)試樣的彎曲性能存在偏差。當(dāng)金屬材料加工成圓柱形試樣 時(shí)，保持圓柱形試樣原始直徑尺寸。
[0060] 實(shí)施例
[0061 ] 對(duì)某鋼板長(zhǎng)600_，寬度為400_，厚度為10_進(jìn)行低溫彎曲檢測(cè)。
[0062] 1、將鋼板加工成長(zhǎng)度為300mm，寬度為50mm，厚度為10mm的試樣，磨去試樣檢測(cè)處 表面的毛刺。三次測(cè)量試驗(yàn)部分厚度ao為10.01mm、10.00mm、10.00mm，取其平均值為10mm， 三次測(cè)量寬度bo為50.02mm、50.00mm、49.99mm，取其平均值為50mm。
[0063] 2、在萬(wàn)能彎曲試驗(yàn)機(jī)上安裝低溫環(huán)境箱，然后將彎曲檢測(cè)裝置安裝在萬(wàn)能彎曲試 驗(yàn)機(jī)上且位于低溫環(huán)境箱內(nèi)；
[0064] 3、選擇三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)方式，安裝直徑為20mm的彎曲壓頭，調(diào)整彎曲檢測(cè)裝置上兩 移動(dòng)支座之間的間距，使得間距為2 X a0+D+l 5mm = 55mm，其中D為彎曲壓頭直徑。
[0065] 4、然后將試樣平直放置在兩移動(dòng)支座上，使得彎曲壓頭的中心線與試樣的長(zhǎng)度方 向垂直;且使得所述彎曲壓頭的中心線穿過(guò)試樣上的檢測(cè)處的中心點(diǎn)。
[0066] 5、通過(guò)低溫環(huán)境箱對(duì)試樣進(jìn)行制冷，向低溫環(huán)境箱內(nèi)加入制冷劑和保溫劑，制冷 到-80°C，并至少保溫15min;
[0067] 6、通過(guò)彎曲壓頭對(duì)試樣進(jìn)行加載，直到試樣出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)裂痕或者試樣的彎曲角 度2 120°停止加載；同時(shí)記載停止加載時(shí)的彎曲角度，并記錄最大彎曲力所對(duì)應(yīng)的彎曲角 度；
[0068] 7、最后取出試樣，測(cè)量彎曲后矩形試樣檢測(cè)處的厚度a、寬度b，測(cè)量彎曲后圓柱形 試樣檢測(cè)處的直徑d。
[0069] 低溫彎曲試驗(yàn)觀察彎曲面無(wú)裂紋，該材料低溫彎曲性能合格。
[0070] 檢測(cè)金屬材料低溫彎曲性能的彎曲試驗(yàn)，三次測(cè)量得到彎曲后寬度b為:50.50mm、 50 · 65mm、50 · 54mm，取其平均值為50 · 56，三次測(cè)量得到彎曲后厚度a為：10 · 13mm、10 · 30mm、 10.17mm，取其平均值為:10.20mm，記錄最大彎曲力所對(duì)應(yīng)的彎曲失效角Θ為60°。
[0071 ]計(jì)算得到：彎曲總截面率=3.14%，寬度收縮率=2.8 %，厚度收縮率=2 %，Θ = 60°，通過(guò)檢測(cè)得到的彎曲總截面率、寬度收縮率、厚度收縮率，以及彎曲失效角Θ以及根據(jù) 金屬材料在實(shí)際應(yīng)用情況下對(duì)彎曲性能的要求，從而可以判斷出金屬材料彎曲性能的好 壞。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 金屬材料的低溫彎曲檢測(cè)方法，首先將金屬材料加工成檢測(cè)規(guī)定形狀的彎曲試樣， 測(cè)量并記錄試樣進(jìn)行檢測(cè)處的尺寸，矩形試樣測(cè)量原始厚度ao和原始寬度bo,圓柱形試樣測(cè) 量原始直徑do;然后將試樣安裝到萬(wàn)能彎曲試驗(yàn)機(jī)上，進(jìn)行彎曲檢測(cè)；最后取出試樣，測(cè)量 試樣彎曲后檢測(cè)處的尺寸;矩形試樣測(cè)量厚度a、寬度b，計(jì)算寬度收縮率、厚度收縮率;圓柱 形試樣測(cè)量直徑d;計(jì)算直徑收縮率； 其特征在于:試樣在萬(wàn)能彎曲試驗(yàn)機(jī)上按照以下步驟進(jìn)行低溫彎曲檢測(cè)， 1) 首先在萬(wàn)能彎曲試驗(yàn)機(jī)上安裝低溫環(huán)境箱，然后將彎曲檢測(cè)裝置安裝在萬(wàn)能彎曲試 驗(yàn)機(jī)上且位于低溫環(huán)境箱內(nèi)； 2) 確定彎曲檢測(cè)的加載方式，安裝檢測(cè)規(guī)定直徑的彎曲壓頭，調(diào)整彎曲檢測(cè)裝置上兩 移動(dòng)支座之間的間距，使得矩形試樣檢測(cè)時(shí)，間距為2 X a〇+D+15mm，圓柱形試樣檢測(cè)時(shí)，間 距為2Xd〇+D+15mm，其中D為彎曲壓頭直徑； 3) 然后將試樣平直放置在兩移動(dòng)支座上，使得彎曲壓頭的中心線與試樣的長(zhǎng)度方向垂 直;且使得所述彎曲壓頭的中心線穿過(guò)試樣上的檢查處的中心； 4) 通過(guò)低溫環(huán)境箱對(duì)試樣進(jìn)行制冷，制冷到檢測(cè)規(guī)定的溫度，并至少保溫15min; 5) 通過(guò)彎曲壓頭對(duì)試樣進(jìn)行加載，直到試樣出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)裂痕或者試樣的彎曲角度2 120°停止加載;同時(shí)記載停止加載時(shí)的彎曲角度，并記錄最大彎曲力所對(duì)應(yīng)的彎曲角度； 6) 最后取出試樣，矩形試樣測(cè)量彎曲后檢測(cè)處的厚度a、寬度b，圓柱形試樣測(cè)量彎曲后 檢測(cè)處的直徑d。2. 如權(quán)利要求1所述的金屬材料的低溫彎曲檢測(cè)方法，其特征在于:在步驟4)中通過(guò)向 低溫環(huán)境箱內(nèi)注入制冷劑，對(duì)試樣進(jìn)行制冷;且使得制冷劑完全淹沒(méi)試樣。3. 如權(quán)利要求1所述的金屬材料的低溫彎曲檢測(cè)方法，其特征在于：當(dāng)試樣為矩形試樣 時(shí)，通過(guò)步驟6)得到的彎曲后矩形試樣檢測(cè)處的厚度a、寬度b;計(jì)算矩形試樣的寬度收縮 率、厚度收縮率，厚度收縮率=(a-a Q)/aQX100%，寬度收縮率=(b-bQ)/b〇X100%; 當(dāng)試樣為圓柱形時(shí)，通過(guò)步驟6)得到的彎曲后圓柱形試樣檢測(cè)處的直徑d;計(jì)算直徑收 縮率，直徑收縮率=(d-do)/do X 100 %。4. 如權(quán)利要求1所述的金屬材料的低溫彎曲檢測(cè)方法，其特征在于:在步驟6)之后計(jì)算 試樣的彎曲總截面率，彎曲總截面率=(S-Sq)/SqX 100%，當(dāng)試樣為矩形試樣時(shí)，So = a〇X bo，S = a X b;當(dāng)試樣為圓柱形試樣時(shí)，So = 3id()2/4，S = 3id2/4。5. 如權(quán)利要求1所述的金屬材料的低溫彎曲檢測(cè)方法，其特征在于:對(duì)試樣進(jìn)行加載的 彎曲壓頭直徑為2Xao。6. 如權(quán)利要求1所述的金屬材料的低溫彎曲檢測(cè)方法，其特征在于:將金屬材料加工成 檢測(cè)規(guī)定形狀的彎曲試樣的同時(shí)磨去試樣檢測(cè)處的毛刺。7. 如權(quán)利要求1所述的金屬材料的低溫彎曲檢測(cè)方法，其特征在于:測(cè)量試樣檢測(cè)處的 原始尺寸時(shí)，以及在步驟6)中測(cè)量試樣彎曲后檢測(cè)處的尺寸時(shí)，均測(cè)量三次或者三次以上 求平均值。8. 如權(quán)利要求1所述的金屬材料的低溫彎曲檢測(cè)方法，其特征在于:通過(guò)以下方法將金 屬材料加工成檢測(cè)規(guī)定形狀的彎曲試樣的過(guò)程中，當(dāng)將金屬材料加工成矩形試樣時(shí)，金屬 板材厚度小于或者等于30mm按實(shí)際厚度加工;厚度大于30mm加工成30mm的試樣，且加工金 屬板材其中一面，保留另一原始面;當(dāng)金屬材料加工成圓柱形試樣時(shí)，保持圓柱形試樣原始 直徑尺寸。
【文檔編號(hào)】G01N3/20GK105865936SQ201610186094
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月28日
【發(fā)明人】吳偉
【申請(qǐng)人】攀鋼集團(tuán)研究院有限公司