金屬 材料 拉伸試驗(yàn)原始標(biāo)距對(duì)斷后伸長(zhǎng)率 的 影響 吳 偉 （攀鋼 集團(tuán) 研究院 有限公司 ） 摘 要 ： 為了解金屬材料在室溫拉伸試驗(yàn)中原始標(biāo)距對(duì)斷后伸長(zhǎng)率的影響，取車軸鋼加工成 10 別以 10、 20、 30、 40、 50、 60、 70、 80 試斷后伸長(zhǎng)率，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。結(jié)果表明試樣的原始標(biāo)距長(zhǎng)度對(duì)斷后伸長(zhǎng)率有著重要影響，斷后伸長(zhǎng)率隨著原始標(biāo)距變化而變化 。 試樣的原始標(biāo)距越長(zhǎng)，斷后伸長(zhǎng)率越小；原始標(biāo)距越短，斷后伸長(zhǎng)率越大。 關(guān)鍵詞 ： 室溫拉伸試驗(yàn) ； 原始標(biāo)距 ； 斷后標(biāo)距 ； 斷后伸長(zhǎng)率 0 引言 眾所周知， 塑性是 材料安全可靠性的保證， 當(dāng)零件遭受到過負(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。因此， 判定金屬材料塑性變形好壞就顯得十分重要 1。 斷后伸長(zhǎng)率是拉伸試驗(yàn)中一項(xiàng)重要指標(biāo)，是判定塑性變形能力是否合格的重要依據(jù)。但是試樣原始標(biāo)距對(duì)斷后伸長(zhǎng)率存在著重要影響，為了解它們之間的關(guān)系， 筆者 對(duì)其進(jìn)行了探討。 1 試驗(yàn)材料和方法 本試驗(yàn)取車軸鋼作為研究對(duì)象，分別以 10、 20、30、 40、 50、 60、 70、 80 試不同標(biāo)距的斷后伸長(zhǎng)率。試樣尺寸按照 2282002金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法要求加工成 0 10 圖 1所示。 在試樣的平行長(zhǎng)度上標(biāo)記試樣原始標(biāo)距 照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 228 2002金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法，采用深圳新三思計(jì)量?jī)x器制造有限公司生產(chǎn)的 試驗(yàn)機(jī)上用拉力拉伸試樣至斷裂。將試樣斷裂部分仔細(xì)地配接在一起使軸線處于同一直線上，并確保試樣斷裂部分適當(dāng)接觸后測(cè)量試樣 斷后標(biāo)距原始標(biāo)距長(zhǎng)度和測(cè)試所得的斷后標(biāo)距長(zhǎng)度代入公式0 0 100%中，計(jì)算斷后伸長(zhǎng)率 A。 2 試驗(yàn)結(jié)果 試樣力 位移曲線 圖 1 金屬拉伸試驗(yàn)試樣 0 0 d 110 44 2010 年第 33 卷第 2 期 按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 228 2002進(jìn)行試驗(yàn)，得到車軸鋼的力 位移曲線，如圖 2所示。 從 圖 2可 看出，車軸鋼試樣有明顯的屈服現(xiàn)象；位移超過了 20 見其斷后伸長(zhǎng)率較好。 拉伸試驗(yàn)結(jié)果 試樣的拉伸試驗(yàn)結(jié)果見表 1。 3 結(jié)果分析 試樣斷裂后的塑性伸長(zhǎng)由均勻變形 階段伸長(zhǎng)與縮頸部分的集中伸長(zhǎng)兩部分組成，大多數(shù)形成縮頸的塑性金屬，均勻變形階段伸長(zhǎng)要比縮頸部分的集中伸長(zhǎng)小得多，一般均勻變形階段伸長(zhǎng)不超過縮頸部分集中伸長(zhǎng)的 50%，如圖 2所示。有試驗(yàn)結(jié)果表明，均勻伸長(zhǎng)與試樣標(biāo)距長(zhǎng)度成正比，即：均勻伸長(zhǎng)= 0而縮頸部分的集中伸長(zhǎng)與試樣的橫截面積的大小有關(guān)，即：縮頸部分的集中伸長(zhǎng) =0上兩式中 a和 同一材料制成的試樣， a和 此 塑性伸長(zhǎng) = 00 的表達(dá)式為： A=000 L =00 （ 1） 圖 2 力 位移曲線 表 1 斷后伸長(zhǎng)率測(cè)試結(jié)果 試樣 編號(hào) m /10 /% % % % % % % % 1 號(hào) 470 710 號(hào) 490 750 號(hào) 490 745 號(hào) 485 745 號(hào) 480 745 均值 485 740 : 示試樣原始標(biāo)距為 10 的斷后伸長(zhǎng)率，其余類 推 。 因此， 對(duì)同一種材料只有在試樣的00恒定的條件下，其斷后伸長(zhǎng)率才與試樣尺寸無(wú)關(guān)，該值稱為比例系數(shù)。若試樣橫截面積相同，而標(biāo)距 式 (1)可見原始標(biāo)距愈長(zhǎng)其斷后伸長(zhǎng)率愈小，原始標(biāo)距愈短其斷后伸長(zhǎng)率愈大 2。這也從理論上驗(yàn)證了本試驗(yàn)的規(guī)律。 車軸鋼試樣均為 10 橫截面積相同 ，因此符合上述論證。 為了更進(jìn) 一步了解試樣的斷后伸長(zhǎng)率隨原始標(biāo)距變化規(guī)律，以原始標(biāo)距為橫坐標(biāo)、斷后伸長(zhǎng)率的平均值為縱坐標(biāo)，將試樣的斷后伸長(zhǎng)率平均值隨原始標(biāo)距的變化繪成曲線，如圖 3所示。 圖 3 斷后伸長(zhǎng)率變化曲線圖 力/1020304050607010 20 30 40 50 60 70 80L 0 / 鋼 技 術(shù) 45 觀察分析可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)標(biāo)距為 10 樣的斷后伸長(zhǎng)率最高，當(dāng)標(biāo)距為 80 樣的斷后伸長(zhǎng)率最低。這說明試樣的斷后伸長(zhǎng)率都隨著試樣的原始標(biāo)距變化而變化，當(dāng)原始標(biāo)距逐漸增大，試樣的斷后伸長(zhǎng)率逐漸減??；反之，當(dāng)原始標(biāo)距逐漸減小，試樣的斷后伸長(zhǎng)率就逐漸增大。表明試樣的原始標(biāo)距對(duì)斷后伸長(zhǎng)率影響很大。 4 結(jié)論 1) 試樣的 原始標(biāo)距長(zhǎng)度對(duì)斷后伸長(zhǎng)率有著重要影響，斷后伸長(zhǎng)率隨著原始標(biāo)距變化而變化，試樣的原始標(biāo)距越長(zhǎng)，斷后伸長(zhǎng)率越?。辉紭?biāo)距越短，斷后伸長(zhǎng)率越大。 2) 試驗(yàn)表明試樣的原始標(biāo)距應(yīng)根據(jù)試樣的原始尺寸確定，車軸鋼等塑性好的材料用 10 。 參考文獻(xiàn) 1 徐祖耀 ， 黃本立，鄢國(guó)強(qiáng) 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2006:3. 2 戴雅康 . 金屬材料常用力學(xué)性能試驗(yàn)方法 . 北京：科學(xué)普及出版社， 1990:12. 編輯 楊小琴 收稿日期： 2010 三月份世界粗鋼產(chǎn)量創(chuàng)下 22 個(gè)月來(lái)新高 世界鋼鐵協(xié)會(huì)最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明， 2010 年 3 月份，世界 66 個(gè)產(chǎn)鋼國(guó)家和地區(qū)粗鋼產(chǎn)量達(dá)到 t，同比增長(zhǎng) 環(huán)比增長(zhǎng) 創(chuàng)下自 2008 年 5 月份（ t）以來(lái)的月度新高，這也是歷史第二高水平。 3 月份世界日均粗鋼產(chǎn)量為 t，同比增長(zhǎng) 環(huán)比增長(zhǎng) 在亞洲， 3 月份中國(guó)粗鋼產(chǎn)量達(dá)到 5 500 萬(wàn) t，同比增幅達(dá) 日本粗鋼產(chǎn)量 930 萬(wàn) t，印度粗鋼產(chǎn)量 550 萬(wàn) t，同比增幅為 韓國(guó)生產(chǎn)粗鋼 480 萬(wàn) t，同比增長(zhǎng) 在歐盟， 3 月份德國(guó)生產(chǎn)粗鋼 400 萬(wàn) t，同比激增 意大利粗鋼產(chǎn)量 240 萬(wàn) t，同比增長(zhǎng) 西班牙粗鋼產(chǎn)量 160 萬(wàn) t，同比增幅達(dá) 33%。 3 月份，俄羅斯粗鋼產(chǎn)量達(dá)到 550 萬(wàn) t，同比增幅為 烏克蘭生產(chǎn)粗鋼 300 萬(wàn) t，同比增長(zhǎng) 土耳其粗 鋼產(chǎn)量 220 萬(wàn) t，同比增長(zhǎng) 美國(guó)粗鋼產(chǎn)量同比增幅高達(dá) 690 萬(wàn) t；巴西粗鋼產(chǎn)量同比激增 280 萬(wàn) t。 此外，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)還顯示， 2010 年一季度世界粗鋼產(chǎn)量達(dá)到 t，同比增幅達(dá) 亞洲生產(chǎn)粗鋼 t，同比增長(zhǎng) 27%；歐盟 27 國(guó)粗鋼產(chǎn)量 4 200 萬(wàn) t，同比增長(zhǎng) 37%