CN112284894B - 一种高强度低合金耐候结构钢的高温拉伸试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金属材料高温静载拉伸试验领域，目的是提供一种高强度低合金耐候结构钢的高温拉伸试验方法，具体为：当材料产生较短的加工硬化且较长的加工软化情况时，选择在位移达到平行段长度的5％‑10％的区间内进行变速；拉伸试验的试验温度为650℃；屈服前横梁位移速率0.15mm/min，屈服后横梁位移速率2.5mm/min；所述高强度低合金耐候结构钢为：S355J2W。本发明克服了高强度低合金耐候结构钢在650℃高温拉伸时出现的试验速率一致，抗拉强度数值相差大的问题。在既定某一速率条件下，进一步明确了屈服后的变速位置，从而获得稳定且真实抗拉强度。

Description

一种高强度低合金耐候结构钢的高温拉伸试验方法
技术领域
本发明涉及金属材料高温静载拉伸试验领域，目的是提供一种高强度低合金耐候结构钢的高温拉伸试验方法。
背景技术
S355J2W高强度低合金耐候结构钢，属欧洲标准热轧结构钢产品，用做中低压容器、油罐、车辆、起重机、矿山机械、电站、桥梁等承受动载荷的结构、机械零件、建筑结构、一般金属结构件，我国高速列车转向架也使用该材料。
抗拉强度(Rm)作为材料力学性能的重要指标之一，是金属由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过度的临界值，也是金属在静拉伸条件下的最大承载能力。在工程设计和材料选型时，被直接用来衡量高强度低合金耐候结构钢构件在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。因此，抗拉强度的准确测量对高强度低合金耐候结构钢的实际应用和结构设计具有非常重要的意义。
国标GB/T228.2-2015《金属拉伸试验方法》中并没有明确规定或者是推荐当出现较短加工硬化较长加工软化的曲线时具体的变速位置。这种情况很容易误导试验员，以为出现了不连续屈服的情况，由于加工硬化过渡到加工软化的过程非常快，试验员往往来不及作出判断，因而没能在最合理的位置进行变速。由于可选择的变速范围区间较大从而导致抗拉强度的数值不稳定。作为一个重要力学性能指标，抗拉强度测定的不准确，直接影响着高强度低合金耐候结构钢材料在实际工程中的应用，甚至会影响科研人员对材料判断。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度低合金耐候结构钢的高温拉伸试验方法，能够准确的测量出高强度低合金耐候结构钢的真实抗拉强度。
本发明技术方案如下：
本发明提供了一种高强度低合金耐候结构钢抗拉强度的高温拉伸试验方法，具体为：当材料产生较短的加工硬化且较长的加工软化情况时，选择在位移达到平行段长度的3.5％-12％的区间内进行变速，优选区间为5％-10％，参见图1-3，可以观察到加工硬化曲线在这一段区间内变速会获得合理的抗拉强度，在这个区间内改变试验速率会获得稳定且真实抗拉强度；
进一步地，拉伸试验的试验温度为650±10℃；
利用SHIMADZU AG-X250KN试验机；
进一步地，屈服前横梁位移速率0.15mm/min，屈服后横梁位移速率2.5mm/min。
进一步地，所述高强度低合金耐候结构钢为：S355J2W，其成分为：C(0.08)Si(0.5)Mn(1.5)Ni(0.2)Cu(0.25)S(0.002)P(0.01)Cr(0.4)；也适用于与S355J2W性能相似或相同的其他类型材料，也适用于与S355J2W合金成分相似的其他材料。
本发明克服了高强度低合金耐候结构钢(S355J2W)在650℃高温拉伸时出现的试验速率一致，抗拉强度数值相差大的问题。在既定某一速率条件下，进一步明确了屈服后的变速位置，从而获得稳定且真实抗拉强度。通过对比试验来看，可以针对高强度低合金耐候结构钢材料建立统一的检测方法，保证检测出高强度低合金耐候结构钢材料以及相似性能的材料在高温拉伸过程中的真实抗拉强度和一致性，同时保证不同试验机或相关试验部门获得的数据结果一致且具有对比性。
本发明试验方法简单便捷，对试验机及操作者无特殊要求，适用于日常大批量检测，为高强度低合金耐候结构钢在实际工程中的应用提供可靠的数据支撑；并对高强度低合金耐候结构钢及相似材料进一步研究提供技术支持。通过本发明，预期可基本建立统一的测试方法，对高强度低合金耐候结构钢的抗拉强度进行准确测量。作为一个重要力学性能指标，这一方法的确定可为高强度低合金耐候结构钢在实际工程中的应用提供有力的数据支撑，并对高强度低合金耐候结构钢及类似材料进一步研究提供技术支持。并为进一步升级为国家标准做准备。
附图说明
图1为本发明提供的实施例1中SHIMADZU AG-X250KN试验机高温拉伸试验应力-应变曲线。
图2为本发明提供的实施例2中SHIMADZU AG-X250KN试验机高温拉伸试验应力-应变曲线。
图3为本发明提供的实施例3中SHIMADZU AG-X250KN试验机高温拉伸试验应力-应变曲线。
图4为本发明提供的对比例1中SHIMADZU AG-X250KN试验机高温拉伸试验应力-应变曲线。
图5为本发明提供的对比例2中SHIMADZU AG-X250KN试验机高温拉伸试验应力-应变曲线。
图6为本发明提供的对比例3中SHIMADZU AG-X250KN试验机高温拉伸试验应力-应变曲线。
图7为本发明提供的对比例4中SHIMADZU AG-X250KN试验机高温拉伸试验应力-应变曲线。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种高强度低合金耐候结构钢抗拉强度的高温拉伸试验方法，具体为：当材料产生较长的加工硬化情况时，选择在位移达到平行段长度的5％进行变速；平行段长度为30mm；则变速位置为1.5mm；
进一步地，拉伸试验的试验温度为650℃；
利用SHIMADZU AG-X250KN试验机；
进一步地，屈服前横梁位移速率0.15mm/min，屈服后横梁位移速率2.5mm/min。
进一步地，所述高强度低合金耐候结构钢为：S355J2W。
参见图1，可以观察到在这一位置变速获得的抗拉强度值Rm为148MPa，在此位置改变试验速率会获得稳定且真实抗拉强度。
实施例2
本实施例提供了一种高强度低合金耐候结构钢抗拉强度的高温拉伸试验方法，具体为：当材料产生较长的加工硬化情况时，选择在位移达到平行段长度的8.3％进行变速；平行段长度为30mm；则变速位置为2.5mm；
进一步地，拉伸试验的试验温度为650℃；
利用SHIMADZU AG-X250KN试验机；
进一步地，屈服前横梁位移速率0.15mm/min，屈服后横梁位移速率2.5mm/min。
进一步地，所述高强度低合金耐候结构钢为：S355J2W。
参见图2，可以观察在这一位置变速获得的抗拉强度值值Rm为145MPa，在此位置改变试验速率会获得稳定且真实抗拉强度。
实施例3
本实施例提供了一种高强度低合金耐候结构钢抗拉强度的高温拉伸试验方法，具体为：当材料产生较长的加工硬化情况时，选择在位移达到平行段长度10％进行变速；平行段长度为30mm；则变速位置为3.0mm；
进一步地，拉伸试验的试验温度为650℃；
利用SHIMADZU AG-X250KN试验机；
进一步地，屈服前横梁位移速率0.15mm/min，屈服后横梁位移速率2.5mm/min。
进一步地，所述高强度低合金耐候结构钢为：S355J2W。
参见图3，可以观察在这一位置变速获得的抗拉强度值值Rm为145MPa，在此位置改变试验速率会获得稳定且真实抗拉强度。
对比例1
本对比例提供的高强度低合金耐候结构钢抗拉强度的高温拉伸试验方法，具体为：当材料产生较长的加工硬化情况时，选择在位移达到平行段长度的15％进行变速，大于10％；平行段长度为30mm；则变速位置为4.5mm；
进一步地，拉伸试验的试验温度为650℃；
利用SHIMADZU AG-X250KN试验机；
进一步地，屈服前横梁位移速率0.15mm/min，屈服后横梁位移速率2.5mm/min。
进一步地，所述高强度低合金耐候结构钢为：S355J2W。
参见图4，在这一位置内变速获得的抗拉强度值Rm为141MPa，在此位置改变试验速率获得的抗拉强度出现降趋势。
对比例2
本对比例提供的高强度低合金耐候结构钢抗拉强度的高温拉伸试验方法，具体为：当材料产生较长的加工硬化情况时，选择在位移达到平行段长度的23％进行变速，大于10％；平行段长度为30mm；则变速位置为7mm；
进一步地，拉伸试验的试验温度为650℃；
利用SHIMADZU AG-X250KN试验机；
进一步地，屈服前横梁位移速率0.15mm/min，屈服后横梁位移速率2.5mm/min。
进一步地，所述高强度低合金耐候结构钢为：S355J2W。
参见图4，可以观察到在这一位置变速获得的抗拉强度值Rm为131MPa，在此位置改变试验速率获得的抗拉强度比在1.5mm处变速试样的下降了16MPa。
对比例3
本对比例提供的高强度低合金耐候结构钢抗拉强度的高温拉伸试验方法，具体为：当材料产生较长的加工硬化情况时，选择在位移达到平行段长度的33％的区间内进行变速，大于10％；平行段长度为30mm；则变速位置为10mm；
进一步地，拉伸试验的试验温度为650℃；
利用SHIMADZU AG-X250KN试验机；
进一步地，屈服前横梁位移速率0.15mm/min，屈服后横梁位移速率2.5mm/min。
进一步地，所述高强度低合金耐候结构钢为：S355J2W。
参见图6，可以观察到在这一位置变速获得的抗拉强度值Rm为122MPa，在此位置改变试验速率获得的抗拉强度比在1.5mm处变速试样的下降了26MPa。
对比例4
本对比例提供的高强度低合金耐候结构钢抗拉强度的高温拉伸试验方法，具体为：当材料产生较长的加工硬化情况时，选择在位移达到平行段长度的50％的区间内进行变速，大于10％；平行段长度为30mm；则变速位置为15mm；
进一步地，拉伸试验的试验温度为650℃；
利用SHIMADZU AG-X250KN试验机；
进一步地，屈服前横梁位移速率0.15mm/min，屈服后横梁位移速率2.5mm/min。
进一步地，所述高强度低合金耐候结构钢为：S355J2W。
参见图7，可以观察到在这一位置变速获得的抗拉强度值Rm为110MPa，在此位置改变试验速率获得的抗拉强度比在1.5mm处变速试样的下降了38MPa，抗拉强度下降了25％以上。
本发明未尽事宜为公知技术。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种高强度低合金耐候结构钢的高温拉伸试验方法，其特征在于：当材料产生较短的加工硬化且较长的加工软化情况时，选择在位移达到平行段长度的3.5%-12%的区间内进行变速；所述拉伸试验的试验温度为650±10℃；屈服前横梁位移速率0.15mm/min，屈服后横梁位移速率2.5mm/min；所述高强度低合金耐候结构钢为：S355J2W。
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