【doc】微型拉伸试样的设计及其在高性能管线钢研究中的应用

【doc】微型拉伸试样的设计及其在高性能管线钢研究中的应用 微型拉伸试样的设计及其在高性能管线钢 研究中的应用 第36卷第6期 2000年6月 仓扁学垃 ACTlAMETlALLURGICASINICA Vo1.36NO.6 June2000 微型拉伸试样的设计及其在高性能管线钢研究中的应用 "南与国实中2)钢铁研究总院,'i100081100081., 摘要设计丁一种微型拉伸试样,用结构均匀的材料X60钢测试了搬型拉伸试样的拉伸强度的可靠性发现试样尺寸对拉伸 强度的影响很小擞型试样测量僮与 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 试样的差别不大.可以时微型试样测量Gleeble样品的强度.在高性能管线铜的研究中 发现,黻型拉伸试样的强度值和显黻硬度值缺少一一对应关系.有必要做搬型试样的拉 关麓调黻型试掸-当堂丝堂I们, 中田法分娄号TB302.3文献标识码.文章编号 DESIGN0FAKIND0FMINI—TENSILE—SPECIMEN ANDITSAPPLICAT10NINRESEARCH0FTHE HIG丑-'PER0RMANCEPIPELINESTEEL cHURuiq~对1DUANZhanq~aR1,DONGHan2)YANGK1LIShouxinnwANGZhongguang~) 1)StateKeyLab0ratoryforFatigueandFractureofMaterials,InstituteofMetalResearchtTh eChineseAcademyof Sciences,Shenyang110015 2)ChineseironandSteelResearchInstitute,B嘶ing100081 Correspondent:cHURuiqing,Tet:es8{s5si一55269,E—mt:churuiqtng@yahoo.c0m M&rttm(~"iptreceived2000—Ol7.inrevisedform2000_03—31 ABSTRACTAkindofmir_tensile~specimenWaSdesignedintheresearchofhigh— Derfornlance Dipelinestee1.Thestrengthsoffourkindsofspecimenswithdifierentdimensionswerestudied.Itwas foundthatthesizeofspecimenshaslittleinfluenceonthestrength.ThereiSnomuchd? erencein strengthbetweenraini--specimenandstandardspecimen.SOitiSfeasibletousemini~sampletomeasure thestrengthofGleeblesamples.Intheresearchofhighperformancesteels.itisfoundthatthereis hckEngcoincideneebetweenthestrengthofmini~ensile-specimenandismicro-hardness.Itisbetter toconducttensiontestofmini~specimentoprovidemorecredibledataforfurtherrehash. KEYWORDSCO?trolledrolling.raini-tensile~specimen.mechanicalproperty 控制轧制是一种通过细化铁索体n晶粒而产生强韧 化钢的工艺过程,通过控制轧制可以在成分固定的条件下 使材料的性能达到要求控制轧制的主要目的在于获得更 细的a晶粒组织,从而获得良好的韧性优良的焊接性 和高强度.控制轧制对轧态下的高强度低合金钢的发展起 到了重要作用[t-aJ.但这种工艺在大生产中会造成巨大 的浪费,因此,采用Gleeble实验来探索工艺显得非常重 要.但由于Gkeb1e样品的尺寸非常小(直径约15mm, 高4m?1),无法做标准试样的拉伸力学性能试验.以前的 Gleeble样品主要采用测量硬度的方法来预测大生产的成 国家重太基础研究资助项目Gl098061511 收到初稿日期:200O一01—17,收到修改稿日期:2000-03-31 作者简介:韧瑞清.女,1972年生,博士生 品的性能,不仅误差大,而且可靠性也值得怀疑.因此,在 高性能管线钢的研究中,探讨采用微型拉伸试样(工作段 尺寸4minx2inulx0.5mm)来测量Gleeble样品的力 学性能有重要的实际意义同时,因为微型试样尺寸小, 能反映材料局部特性,也可以用来研究结构不均匀材料的 力学性能.本工作设计了一种微型拉伸试样,并测试了其 拉伸强度的可靠性. 1实验方法 为研究微型拉伸试样测试结果的可靠性,设计了四种 不同尺寸的拉伸试样,测量其拉伸强度,以期得出试样尺 寸对拉伸强度的影响 1.1试样准备 设计了四种尺寸的拉伸试验,全部取自宝钢生产的同 一 块X60钢板,化学成分(质量分数,%)为:CO.076; 6期初瑞清等:微型拉伸试样的设计及其在高性能管线钢研究中的应用627 Si0.239:Mn1.330;P00141S0.0032:Nb0.040;V 0.041;Ti00191N0.0048. 试样拉伸方向为轧制的横向.1号试样尺寸为:工作 段4minx2minx0.5ram;过渡圆弧R=l_625ram;过 渡段长度为1.5ram;夹柄长4r?m,宽4mm. 2至4号样依次为1号拌各部位尺寸的2倍,4倍 和8倍.四种试样的大小比例示于图1)?0钢板全厚 为8r?m,所有试样取自同一块钢板的相邻部位,用线切 割走形,然后精厚度方向切片,机械抛光1,2,3号试 样分别取自同一次走形. 田l四种试样尺寸示意图 Fig.1Fourkindsof日ampkswithdifferentdimensions 1.2实验过程 由于不同试样的截面积不同,在考虑载荷大小的情况 下,采用如下设备: 1,2号样用最大载荷为5kN的日本Shimadzu疲 劳实验机.3,4号样用最大载荷为100kN的858Mini B|0nixMTS疲劳实验机 为了增加可靠性和便于得出规律性,对最小尺寸的1 号样做了8个拉伸试验,对2号,3号,4号样分别做 了5个,4个,3个. 2实验结果与讨论 四种试样的应力应变曲线如图2所示从应力应变曲 线,可以看出四种试样都有明显的屈服平台,这和标准全 厚试样一致.另外,由标准试样(全板厚)得到的该X60 钢的屈服和抗拉强度为540和605MPa,这里称标准全 厚试样为5号试样 四种试样与标准试样的平均屈服和抗拉强度如图3 所示;四种试样与标准全厚试样的平均拉伸强度及其相对 误差如 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1所示. 由图3可知,随着试样尺寸的臧小,强度值的分布范 围增大,取自钢板表面的试样和钢板内部的试样测量结果 有很大的差别,这可能是轧制和冷却过程造成钢板的表面 和内部的差别引起的,这 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 小试样对材料结构的均匀度 更为敏感所以在用小试样反映材料力学性能时,应尽可 能多做几个试样,取其平均值 田2四种试样的应力应变曲线 Fig.2The日tr日—8trnCl11"V~$offourkindsofsamp/es (a)No1(b)No.2(c)No.3(d)No4 金属36卷 由表1知,各种试样与标准全厚试样的相对误差的绝 对值最大为3.9%,1号试样(适用于Gleeble试样)与标 准全厚试样的屈服强度和抗拉强度误差为3.9%和1.7%, 具有较高的可靠性,因而采用微型拉伸试样来预测Glee- ble试样的力学性能是可行的 2.1中的应用 2.1.1Gleebel试样力学性能的测试为探讨控制 轧制工艺和显微硬度及性能关系,在不同热模拟工艺 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 下对X60钢进行了热模拟试验,并对其做了显微硬度与 微型试样的力学性能研究,尺寸与1号试样相同表2是 X60钢不同热模拟工艺制度下的轧制工艺和力学性能. 显微硬度是在载荷i00g,三个点测试获得的平均值. 从表2可以看出,显微硬度值与微型拉伸试验结果缺 少一一对应的关系.例如38,45和54号样品显微硬度在 HV232一HV235之间,但其屈服强度在48O一558MPa 之间所有必要做微型试样的拉伸试验提供更为可靠 的数据.根据微型试样提供的拉伸强度值,选择适当的控 轧条件,已轧制出了性能较好的钢. 2l2徽型试样对结构不均匀轧板性能的评价晶 粒细化是提高钢铁材料的强度和韧性最有效方法之一, 利用该技术在工业化生产中可以生产出晶粒尺寸为3— 5m的细晶粒组织钢,并可使材料的性能有了较大幅度 的改善_5l.在高性能管线钢的实验研究中,钢研院在实 验室轧机上已经获得了铁索体晶粒尺寸为1—0m的超 细组织 通过对其力学性能的分析,发现晶粒细化后的细晶强 化效果十分明显三种典型晶粒尺寸的轧板的晶粒尺寸和 标准试样强度如表3中大试样所示(A,B,C为三种不同 圈3四种试样屈服强度与抗拉强度的波动情况(5号样是标准样】 Fig.3Undulationofyieldstrengths(a)andtensilestrengths(b)forfourkindsofsamples{No-5 isstandardsample) 衰l四种试样与标准全厚试样时平均拉伸强度及相对误差 Table1Thestrengthsforfourkindsofspecimensandthecorrespondingdeviationrelativetoth eNo5standardspecimen 衰2不同热模拟工艺度下的轧制工艺和力学性能 Table2Mechanicalpropertiesofsteelstreatedbydifferentthermalsimulationprocedures 6期初瑞清等:微型拉伸试佯的设计及其在高性能管线钢研究中的应用629 衰3三种典型晶粒尺寸轧板的晶粒尺寸及垒厚试样和小试样的强度 "l~ble8Thegrainsizesofsteelsandthestrengthsofmini~specimensandfull-thicknessspeci mens 控制条件下得到的不同晶粒尺寸的钢板).三种试样的显 徽组织形貌相似,由于C号钢晶粒尺寸最大,金相照片显 微组织最清晰,所以只给出了c号钢的显微组织(图4). 但是,当铁索体晶粒尺寸细化为1,?时,其屈服强度仅 为600MPa.对轧钢的显微组织进行了分析,发现轧板 表面有较厚的氧化层,氧化层附近晶粒不均匀,有些晶粒 较粗大,而由于钢板较薄(厚为1,3一1.5mm),内部晶粒 比较细,较均匀这种组织的不均匀性可能使得测出的强 度值偏低为了验证这一设想,在轧板的中心厚度方向, 切取微小拉伸试样,尺寸与1号试样相同,测出强度值. 由于全厚钢板较薄,去掉表面的氧化层后,每种钢板在厚 度方向只切取2个小试样,小试样经机械抛光,将表面的 线切割痕迹磨掉.表3列出了三种钢板微小试样的拉伸强 度与标准试样的拉仲强度 田4c号铜的显徽组织 Fig.4MicrostructureofthesteelC 从表3可以看出,小试样的屈服强度和抗拉强度均高 于大试捧究其原因,主要是大试样都很薄(厚为1.3— 1.5rnm)且试样表面有较厚一层氧化层和较不均匀的晶 粒,对强度值有很大影响可见,小试样可较好的反映 出晶粒尺寸的真实影响. 3结论 f1)测试了四种不同尺寸试样拉伸性能,结果表明微 型试样测出的拉伸强度平均值和标准全厚试样没有明显 差别.采用微型拉伸试样来预测Gleeble试样的性能是 可行的, (2)显微硬度值和微型拉伸试样的强度值缺少一一对 应关系,有必要做微型试样的拉伸试验,提供更为可靠的 数据. f3)微型试榉可用于结构不均匀材料的性能分析 感谢杨振国,单以银,曲锦渡姚戈等对本工怍的帮助 参考文献 【1】DuckworthWE,PhillipsR,ChapmanJAJIronSteel t]965;203:1198 2MorganER,DancyTE,KorchynskyM.J1965;17: 821 『31TitherGLavlteMJe,1975;27:15 TsukadaK,MatsumotoKHirabeK,TakeshigeKtrot* St犯jSocAIME,1982;347 『DeardoAJIn:LiuGX,HarrySeds.HSLASteel95 Beijing:ChinaScience&TechnologyPress,1995:99 1M~sumuraY,'daH.Tram坩/d1987;27:492