CN104483197B - 处理金属材料异常拉伸试验曲线获得准确屈服强度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种处理金属材料异常拉伸试验曲线获得准确屈服强度的方法，通过对金属材料拉伸试验曲线比例延伸段表现为载荷与应变不同步的异常拉伸曲线进行处理，能够消除实施预载、引伸计反应滞后、打滑等因素对测量材料屈服强度所带来的影响，能准确测量出屈服强度值(如R_t0.5)，可充分利用现有数据来准确测量屈服强度值，防止试验数据不准确发生质量错判，减少了质量和安全风险或者产品经济损失，也可减少了不必要的重复试验，节约了时间和成本。

Description

处理金属材料异常拉伸试验曲线获得准确屈服强度的方法

技术领域

本发明属于材料试验技术领域，具体涉及一种处理金属材料异常拉伸试验曲线获得准确屈服强度的方法。

背景技术

金属材料的屈服强度(如规定总延伸率为0.5％时的应力R_t0.5)是表征其力学性能最重要的指标之一，而屈服强度是通过对材料进行拉伸试验，在其正常的拉伸曲线基础上测量获取的。金属材料正常的拉伸曲线特征应为：载荷/应力和应变同时从“零”点出发，然后是弹性变形段(直线段)，接着连续屈服的圆滑过渡段，随后是稳定的塑性变形段。

由于结构和操作等因素，金属材料拉伸试验曲线有时候会出现异常。例如，钢管采用需展平的横向试样时，实际操作中，试样有时候未能完全展平，试验开始阶段，载荷较小但应变较大。针对这种情况，有一项专利(CN102841013A)提供了一种处理方法，但该方法有所局限且认为不能处理施加了预载荷的情况。

对于平面结构金属材料，或者采用机加工制成的圆棒试样时，则不存在试样弯曲对拉伸曲线的影响。但无论采用哪种试样，都还有可能出现其它异常。由于引伸计反应滞后、打滑或特意施加了预载荷等原因，金属材料(如高强度管线钢)拉伸试验曲线还常出现如下异常拉伸试验曲线，主要表现为载荷与应变不同步，曲线发送弯曲、变形或位移，如图1所示；实施预载的情况是其中一种特例，应变为0时已有一定的载荷/应力，如图2所示。试验过程中，试验参数设置好后，试验机自动读取相应的性能指标。这些情况下，0.5％应变点对应的应力(读取的材料屈服强度)与材料真实的屈服强度相差较远。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供了另一种处理金属材料异常拉伸试验曲线获得准确屈服强度的方法，该方法可以对异常拉伸试验曲线进行处理获得准确的屈服强度值，防止试验数据不准确发生质量错判，减少了质量和安全风险或者产品经济损失，也不需再重新试验，节约了时间和费用。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案包括以下步骤：

1)对金属材料试样进行拉伸试验，并获得金属材料拉伸试验记录曲线；

2)绘制比例延伸曲线；

3)测量绘制曲线与试验记录曲线之间沿应变方向的间距Δx；

4)在横坐标上找取0.5％应变点向试验记录曲线相对绘制曲线偏离的方向偏离间距Δx的应变点，该应变点所对应的载荷值即为规定总延伸率为0.5％时的屈服载荷，根据屈服载荷及试样的尺寸测得材料的准确屈服强度。

所述步骤1)中，金属材料拉伸试验记录曲线会出现如下两种情况的异常拉伸试验曲线：

a.金属材料拉伸试验曲线表现为载荷与应变不同步，比例延伸段发生弯曲变形或应变为0时已有载荷；

b.金属材料拉伸试验曲线表现为拉伸曲线不连续，沿应变方向发生横向位移；

当出现情况a时，执行下述步骤：

i)将缺失的一段曲线补充完整；

ii)测量补充曲线与试验记录曲线之间沿应变方向的间距Δx；然后执行步骤4)；

当出现情况b时，执行下述步骤：

i)测量分段曲线的滑移量Δx；然后执行步骤4)。

所述绘制的曲线从原点出发，斜率与试验记录曲线的比例延伸段相同或根据材料弹性模量确定，并向上延伸直至试验记录曲线比例延伸段最后变形位置的载荷。

所述的情况b中，金属材料拉伸试验曲线仅在应变方向存在一处或多处间断。

所述的金属材料为具有固定弹性模量的材料。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过对异常拉伸曲线进行处理，能够消除实施预载、引伸计反应滞后、打滑等因素对测量材料屈服强度所带来的影响，能准确测量出屈服强度值(如R_t0.5)，可充分利用现有数据来准确测量屈服强度值，防止试验数据不准确发生质量错判，减少了质量和安全风险或者产品经济损失，也可减少了不必要的重复试验，节约了时间和成本。

只要试验曲线载荷连续，无论比例延伸段出现哪种异常，都可以通过本方法来处理。

附图说明

图1是本发明异常拉伸过程曲线典型示例；

图2是实施预载特定情况的异常拉伸过程曲线。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1，本发明包括以下步骤：

1)对金属材料试样进行拉伸试验，并获得金属材料拉伸试验记录曲线；其中，金属材料为钢级大于或等于L450/X65的高强度管线钢管或者制管用的钢板或板卷等具有固定弹性模量的材料。

2)绘制比例延伸曲线；

3)测量绘制曲线与试验记录曲线之间沿应变方向的间距Δx；绘制的曲线从原点出发，斜率与试验记录曲线的比例延伸段相同或根据材料弹性模量确定，并向上延伸直至试验记录曲线比例延伸段最后变形位置的载荷。

金属材料拉伸试验记录曲线会出现如下两种情况的异常拉伸试验曲线：

a.金属材料拉伸试验曲线表现为载荷与应变不同步，比例延伸段发生弯曲变形或应变为0时已有载荷；

b.金属材料拉伸试验曲线表现为拉伸曲线不连续，沿应变方向发生横向位移；

当出现情况a时，执行下述步骤：

i)将缺失的一段曲线补充完整；

ii)测量补充曲线与试验记录曲线之间沿应变方向的间距Δx；然后执行步骤4)；补充的曲线从原点出发，与试验记录曲线的开始段具有相同斜率，都属材料比例延伸阶段，并向上延伸直至试验记录曲线开始的载荷。

当出现情况b时，执行下述步骤：

i)测量分段曲线的滑移量Δx；然后执行步骤4)；其中，金属材料拉伸试验曲线仅在应变方向存在一处或多处间断。

4)在横坐标上找取0.5％应变点向试验记录曲线相对绘制曲线偏离的方向偏离间距Δx的应变点，该应变点所对应的载荷值即为规定总延伸率为0.5％时的屈服载荷，根据屈服载荷及试样的尺寸测得材料的准确屈服强度。

本发明的原理：

如图1所示，试验曲线与正常曲线的差别表现为载荷与应变不同步，曲线发送弯曲、变形和位移，使得测试的材料屈服强度与实际值不符，可能将不合格的产品判为合格产品，增加了产品使用风险；也有可能将合格产品判为不合格产品，增加了产品经济损失。这种情况产生的原因可能是由于夹持等原因导致引伸计打滑、反应滞后，或者数据采集系统不同步。这种情况下，按如下步骤处理：

第一步：绘制理想的比例延伸曲线(见图1虚线段)：该曲线从原点出发，斜率与试验记录曲线的比例延伸段相同或根据材料弹性模量确定，并向上延伸直至试验记录曲线比例延伸段最后变形位置的载荷/应力；

第二步：测量绘制曲线与试验记录曲线之间沿应变方向的间距△x；

第三步：在横坐标上找取0.5％应变点，记为x1；基于x1，找取向试验记录曲线相对绘制曲线偏离的方向偏离所述间距△x的应变点，记为x2；x2所对应的载荷(应力)值即为修正后规定总延伸率为0.5％时的载荷(应力)。

图2为所述情况的一种特例，这种情况产生的原因可能是由于夹持等原因导致引伸计反应滞后，或者数据采集系统不同步；也可能是特意先对试样施加一定的预载荷，将试样拉直后才引入引伸计变量。上述处理方法同样适用。

以上通过具体的和优选的实施例详细描述了本发明，但本领域技术人员应该明白，本发明并不局限于以上所述实施例，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种处理金属材料异常拉伸试验曲线获得准确屈服强度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对金属材料试样进行拉伸试验，并获得金属材料拉伸试验记录曲线；

2)绘制比例延伸曲线；绘制的曲线从原点出发，斜率与试验记录曲线的比例延伸段相同或根据材料弹性模量确定，并向上延伸直至试验记录曲线比例延伸段最后变形位置的载荷；

3)测量绘制曲线与试验记录曲线之间沿应变方向的间距Δx；

4)在横坐标上找取0.5％应变点向试验记录曲线相对绘制曲线偏离的方向偏离间距Δx的应变点，该应变点所对应的载荷值即为规定总延伸率为0.5％时的屈服载荷，根据屈服载荷及试样的尺寸测得材料的准确屈服强度。

2.根据权利要求1所述的处理金属材料异常拉伸试验曲线获得准确屈服强度的方法，其特征在于，所述步骤1)中，金属材料拉伸试验记录曲线会出现如下两种情况的异常拉伸试验曲线：

a.金属材料拉伸试验曲线表现为载荷与应变不同步，比例延伸段发生弯曲变形或应变为0时已有载荷；

b.金属材料拉伸试验曲线表现为拉伸曲线不连续，沿应变方向发生横向位移；

当出现情况a时，执行下述步骤：

i)将缺失的一段曲线补充完整；

ii)测量补充曲线与试验记录曲线之间沿应变方向的间距Δx；然后执行步骤4)；

当出现情况b时，执行下述步骤：

i)测量分段曲线的滑移量Δx；然后执行步骤4)。

3.根据权利要求2所述的处理金属材料异常拉伸试验曲线获得准确屈服强度的方法，其特征在于：所述的情况b中，金属材料拉伸试验曲线仅在应变方向存在一处或多处间断。

4.根据权利要求1或2或3所述的处理金属材料异常拉伸试验曲线获得准确屈服强度的方法，其特征在于：所述的金属材料为具有固定弹性模量的材料。