试样宽度对st12钢板力学性能的影响

试样宽度对st12钢板力学性能的影响 试样宽度对st12钢板力学性能的影响 st12检 测 中 心 胡丽鸣学习创新 争创一流

前言 试验条件及方法 试验结果 分析与讨论 总结

1 前言金属材料的力学性能是指材料在外加载荷(外力或能量) 金属材料的力学性能是指材料在外加载荷(外力或能量) 是指材料在外加载荷 作用下或载荷与环境因素(温度、介质和加载速率) 作用下或载荷与环境因素(温度、介质和加载速率)联合作 用下所表现的行为。无论设计新产品，还是改进老产品， 用下所表现的行为。无论设计新产品，还是改进老产品，都 有选材和计算截面尺寸的问题。由于材料的塑性流动、流动 有选材和计算截面尺寸的问题。由于材料的塑性流动、 应力等诸多方面对于钢材尺寸变得十分敏感, 应力等诸多方面对于钢材尺寸变得十分敏感, 表现出一系列 明显的尺寸效应。目前， 明显的尺寸效应。目前，拉伸试验机都采用电子测试和试验 数据的自动处理技术。在使用电子拉伸试验机时， 数据的自动处理技术。在使用电子拉伸试验机时，正确地设 置控制参数，精确地测量试样尺寸， 置控制参数，精确地测量试样尺寸，是准确获得力学性能指 标的前提。 标的前提。

本文用0 mm 厚的 st12 钢板加工成与轧制方向成0 厚的st12钢板加工成与轧制方向成 本文用 0.5mm厚的 st12 钢板加工成与轧制方向成 0o 、 方向的试样，分别检验试样的强度、 45o、90o方向的试样，分别检验试样的强度、应变硬化指 塑性应变比( 断后伸长率( 数 ( n 值) 、 塑性应变比( r 值 )、 断后伸长率( A 值 ) , 分析试样宽度对钢板力学性能的影响。 分析试样宽度对钢板力学性能的影响。

2 .试验条件及方法 .试验条件及方法

2.1 试样根据GB/T228-2002 标准规定加工取样 标准规定加工取样， 根据 GB/T228-2002标准规定加工取样 ， 每个方向分 GB/T228 别取三块宽度为10mm、15mm 20mm 25mm四种尺寸的试样。 mm、 mm和 mm四种尺寸的试样 别取三块宽度为10mm、15mm、20mm和25mm四种尺寸的试样。 10mm 试样尺寸和化学成分分别见图1和表1所示。 试样尺寸和化学成分分别见图1和表1所示。

其余

图1 试样尺寸

St12化学成分 表1 St12化学成分 成分 C Si 无要求 0.041 Mn ≦0.50 0.162 P ≦0.025 0.011 S ≦0.075 0.008

标准要求( 标准要求(%) ≦0.01 测得值( 测得值(%) 0.009

2.2 试验条件及方法 INSTRON5569电子拉伸试验机进行试验， 5569电子拉伸试验机进行试验 (1)用INSTRON5569电子拉伸试验机进行试验，拉伸 速度在1mm 处变速 第一速度控制在2mm/min,第二速度控 处变速， 速度在 1mm处变速， 第一速度控制在 2mm/min, 第二速

度控 制在25mm/min。根据GB/T5027-2007标准推荐的20% GB/T5027 标准推荐的20 制在25mm/min。根据GB/T5027-2007标准推荐的20%的应变 25mm/min 水平，在应变水平达到21 后取下引伸计， 21% 水平 ， 在应变水平达到 21% 后取下引伸计 ， 之后采用位移 控制。 控制。

塑性应变比( 计算： (2)塑性应变比(r值)计算： 根据GB/T 5027-2007定义塑性应变比 定义塑性应变比( 根据GB/T 5027-2007定义塑性应变比(r值)为：在单轴拉伸应 力作用下，试样宽度方向真实塑性应变和厚度方向真实塑性应变比。 力作用下，试样宽度方向真实塑性应变和厚度方向真实塑性应变比。 r=εb/εa。由体积不变的原理得到

ln b b r= ln Lb Lb0 0

0

测试指定塑性应变水平下长度和宽度变化，计算塑性应变比r 测试指定塑性应变水平下长度和宽度变化，计算塑性应变比r 值。

(3)拉伸应变硬化指数(n)值计算方法： 拉伸应变硬化指数( 值计算方法： 根据GB/T 5028-2008定义拉伸应变硬化指数 定义拉伸应变硬化指数( 根据GB/T 5028-2008定义拉伸应变硬化指数(n)值 在单轴拉伸应力作用下， 为：在单轴拉伸应力作用下，真实应力与真实塑性应变数 学方程式中的真实塑性应变指数。 学方程式中的真实塑性应变指数。真实应力与应变数学方 程式中的真实应变指数可表示为: 程式中的真实应变指数可表示为:s = C * en 此方程转变为对数时为： 此方程转变为对数时为：lns=lnC+nlne 在双对数坐标平面内的直线斜率即为拉伸应变硬化指 数。

(4)断后伸长率的计算方法： 断后伸长率的计算方法： 根据GB/T 228-2002计算试样断后伸长率的方法为 计算试样断后伸长率的方法为： 根据GB/T 228-2002计算试样断后伸长率的方法为： A=(Lu-Lo)/Lo*100% (5)强度的计算方法： 强度的计算方法： 根据GB/228-2002标准定义强度为： 根据GB/228-2002标准定义强度为：试样单位横截面 GB/228 标准定义强度为 积所受的力，计算方法为： 积所受的力，计算方法为：Rp0.2=Fp0.2/So,Rm=Fm/So

3.试验结果 3.试验结果

表2 试验检验结果统计 取样方向 宽度 (mm) 10 纵向 (0o) 15 20 25 10 横向 (90o) 15 20 25 10 45o 方向 15 20 25 n值 (2%(2%-20%) 0.2416 0.2455 0.2421 0.2494 0.2387 0.2409 0.2428 0.2440 0.2342 0.2422 0.2428 0.2460 r值 0.0276 2.0450 1.1310 1.1225 0.0239 2.6330 2.1005 1.8705 0.0275 2.1423 1.3527 1.3080 A值 (%) 35.25 39.64 40.62 43.83 37.86 42.71 45.07 46.07 37.96 39.94 40.95 44.66 Rp0.2 (Mpa) 165 165 165 165 175 175 175 170 175 170 170 165 Rm (Mpa) 310 310 310 315 315 315 315 310 315 320 320 315

上表中三个取样方向上数据的平均值如下表所示： 上表中三个取样方向上数据的平均值如下表所示：表3 平均值的计算结果 取样 方向 平均值 宽度

(mm) 10 15 20 25 n值 (2%(2%-20%) 0.2382 0.2429 0.2426 0.2465 r值 0.0266 2.2407 1.4842 1.4023 A值 (%) 37.02 40.76 42.21 44.85 Rp0.2 (Mpa) 170 170 170 165 Rm (Mpa) 315 315 315 315

4. 分析与讨论