CN201355331Y - 一种用于金属材料弯曲试验的试样 - Google Patents

Abstract

一种用于金属材料弯曲试验的试样。所述试样为在厚度方向的不同位置截取的各纵截面均为相同的多边形的块体，该多边形包括第一边、第二边、第三边、第四边、第五边、第六边及第七边。其中第一边的一端、第六边、第二边、第四边、第五边、第三边、第七边及第一边的另一端依次相连，第一边平行于试样受压的方向，第二边和第三边分别垂直于第一边，第六边与第一边所形成的内夹角及第七边与第一边所形成的内夹角均为钝角，第四边与第五边所形成的内夹角大于180°。所述试样使得金属材料的热弯曲试验仅利用原有试验机中的压头，无需外加任何部件即可完成，因此大大简化了试验设备，而且由于可使试样均匀受热，因此可以保证试验数据的准确性。

Description

一种用于金属材料弯曲试验的试样

技术领域

本实用新型涉及冶金行业的检测领域，更具体地说，涉及一种用于金属材料弯曲试验的试样，该试样特别适合在含V、Nb和Ti的微合金钢连铸过程表面裂纹产生机理研究中用于金属材料的热弯曲试验。

背景技术

微合金钢的连铸工艺过程具有一定的难度。连铸时连铸坯容易在振痕根部、铸坯角部以及表面出现裂纹。通常认为低碳低合金钢或微合金化钢在低温奥氏体到奥氏体-铁素体双相区这一温度区间，沿原奥氏体晶界会出现大量析出物，连铸坯在此温度范围(800-950℃)在弧形连铸机上进行矫直，矫直力的作用下，使微合金钢对表面裂纹非常敏感，易在连铸过程中，铸坯表面出现裂纹。

为了有效地模拟含V、Nb和Ti微合金钢连铸过程中，外在机械应力作用下，连铸坯表面裂纹产生的机理，就需要进行热弯曲试验，即在将试样加热到预定温度的状态下对其进行弯曲试验。

在国家标准GB/T232-1999中，公开了目前普遍采用的金属材料弯曲试验方法，该方法包括：首先，利用支辊式弯曲装置、V形模具式弯曲装置(见图1)、虎钳式弯曲装置或翻板式弯曲装置，将试样预弯曲至两臂成预定角度；然后，利用包括两平行压板的压板式弯曲装置(见图2)，将试样弯曲至两臂相互平行且相距预定距离；最后，将试样进一步弯曲至两臂直接接触。

然而，上述弯曲试验方法的缺陷在于，其需要至少两步试验程序，即先将试样预弯曲至两臂成预定角度，之后再弯曲至两臂相互平行且相距预定距离或者进一步弯曲至两臂直接接触，而且相应地，该方法还需要至少两种试验设备，即支辊式、V形模具式、虎钳式或翻板式弯曲装置中的任一种以及压板式弯曲装置，因此可以看出，上述弯曲试验方法的试验程序和试验设备都较为复杂和繁琐。

此外，上述弯曲试验方法并不适合于热弯曲试验。因为上述方法是在室温下进行的，而热弯曲试验必须在加热状态下进行，也就是说如果想利用上述试验设备进行热弯曲试验，就必须将用于实施弯曲的至少两个弯曲装置都设置在热模拟试验机的加热器腔内，但是上述弯曲试验方法中所用的弯曲装置不仅结构复杂，而且尺寸较大，因此想要将其设置于加热腔内显然不太现实，而且即使能够实现将弯曲装置设置于加热腔内，也无法保证试样在加热过程中能够均匀受热，因此会对试验数据的准确性产生一定影响。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于金属材料弯曲试验的试样，该试样仅利用简单的弯曲装置、通过简单的试验程序即可实施弯曲试验，并且特别适合用于金属材料的热弯曲试验。

根据本实用新型的用于金属材料弯曲试验的试样为在厚度方向的不同位置截取的各纵截面均为相同的多边形的块体，所述多边形包括第一边、第二边、第三边、第四边、第五边、第六边以及第七边，其中，所述第一边的一端、第六边、第二边、第四边、第五边、第三边、第七边、以及第一边的另一端依次相连，所述第一边平行于试样受压的方向，所述第二边和第三边分别垂直于第一边，第六边与第一边所形成的内夹角以及第七边与第一边所形成的内夹角均为钝角，第四边与第五边所形成的内夹角大于180°。

本实用新型提供的用于金属材料弯曲试验的试样的有益效果在于，由于试样被直接形成为近似V形的形状，所以当进行弯曲试验时，可以直接将该试样置于两个压头之间进行弯曲，因为试样本身已为近似V形的形状，因此当受压时，试样必将沿着V形的趋势弯曲。因而，本实用新型提供的试样使得金属材料的弯曲试验仅利用试验机本身带有的一对压头、经过一步试验程序即可完成，因此大大简化了试验程序以及试验设备。此外，当采用本实用新型提供的试样进行金属材料的热弯曲试验时，只需热模拟试验机的加热腔内配置的两个压头即可实施试验，而无需外加任何部件或设备，因此不仅试验设备简单，而且由于试样可均匀受热，因此能够保证试验数据的准确性。

附图说明

图1为表示现有的V形模具式弯曲装置的结构示意图；

图2为表示现有的包括两平行压板的压板式弯曲装置的结构示意图；

图3为根据本实用新型一种实施方式的试样的结构示意图；

图4为图3中C向的侧视图；

图5为根据本实用新型另一种实施方式的试样的结构示意图；

图6为图5中D向的侧视图；以及

图7为表示将本实用新型提供的试样置于两压头之间的状态示意图。

具体实施方式

下面，结合附图，对本实用新型进行详细地描述。

如图3所示，根据本实用新型一种实施方式的用于金属材料弯曲试验的试样为在其厚度方向(即垂直于图3纸面的方向)的不同位置截取的各纵截面均为相同的多边形的块体，所述多边形包括第一边a1、第二边a2、第三边a3、第四边a4、第五边a5、第六边a6以及第七边a7。其中，所述第一边a1的一端、第六边a6、第二边a2、第四边a4、第五边a5、第三边a3、第七边a7、以及第一边a1的另一端依次相连，所述第一边a1平行于试样受压的方向，所述第二边a2和第三边a3分别垂直于第一边a1，第六边a6与第一边a1所形成的内夹角以及第七边a7与第一边a1所形成的内夹角均为钝角，第四边a4与第五边a5所形成的内夹角大于180°。

由于所述多边形试样的第四边与第五边所形成的内夹角大于180°，且第六边a6与第一边a1所形成的内夹角以及第七边a7与第一边a1所形成的内夹角均为钝角，也就是说，试样被直接形成为近似V形的形状，所以当进行弯曲试验时，只需直接将该试样置于两压头之间进行弯曲，因为试样本身已为近似V形的形状，因此当受压时，试样必将沿着V形的趋势弯曲，也就是说试样的这种形状为其弯曲限定了弯曲趋势和弯曲方向。因而，当进行金属材料的弯曲试验时，采用本实用新型提供的这种试样，可以仅利用一种简单的弯曲装置(如两个压头)、经过一步试验程序即可完成，因此大大简化了试验程序以及试验设备。

此外，当采用本实用新型提供的试样进行金属材料的热弯曲试验时，只需热模拟试验机的加热腔内本身配置有的两个压头即可实施热弯曲试验，而无需外加任何部件或设备，因此不仅试验设备简单，而且由于试样可均匀受热，因此能够保证试验数据的准确性。

优选情况下，所述第四边a4与第五边a5的连接点A位于第二边a2和第三边a3之间距离的中点处，并且所述多边形相对于从该连接点A向第一边a1所作的垂线对称。也就是说，使所述试样的近似成V形的两个臂尽量对称，这样在试验过程中，当压头向所述试样施加压力以使其弯曲时，可以保证试样各部分能够均匀受力，从而实现稳定的弯曲。

优选情况下，在进行试样的制作加工时，对所述第四边a4与第五边a5的连接点A处进行倒圆角，圆角半径可以根据需要而定，例如通常可以为2-5mm。这样作的目的是因为如果连接点A处是尖的，那么在试验过程中当压头对试样施加压力时，容易引起试样的与该连接点A相对的平面、即第一边a1所在的面出现裂纹，而进行热弯曲试验的目的是要观察试样的第一边a1所在的面因高温引起的内部组织变化而产生裂纹的情况，所以如果连接点A是尖的，则会影响试验结果的准确性，因此试样的连接点A处形成为圆角将有利于减小其他干扰因素对于试验结果的影响。

所述试样可以根据具体情况制成所需的尺寸。通常在试样的宽度方向上，所述连接点A与第一边a1之间的距离I可以占所述第二边a2与第四边a4的连接点E与第一边a1之间的距离W的5％-32％。例如，作为所述试样最窄的部位，所述连接点A与第一边a1之间的距离I可以为2-8mm；作为所述试样最宽的部位，所述第二边a2的所述另一端与第一边a1之间的距离W可以为25-40mm。

优选情况下，对于试样宽度方向上的尺寸，应当保证所述第二边a2与第六边a6的连接点B与第一边a1之间的距离S大于所述连接点A与第一边a1之间的距离I。更优选地，所述连接点B与第一边a1之间的距离S大于等于所述连接点A与第一边a1之间的距离I的1.5倍。因为这样可以减少或者避免弯曲试验过程中压头对试样施加压力时，试样的最窄部位(即连接点A处)的压缩，从而使得试样在弯曲过程中只产生弯曲力矩，以被弯曲，而不是被压缩。例如，所述第二边a2与第六边a6的连接点B与第一边a1之间的距离S可以为8-20mm。

在试样的长度方向上，所述第一边a1的长度K可以占所述第二边a2和第三边a3之间的距离L的16％-90％。例如，所述第一边a1的长度K可以为20-70mm，所述第二边a2和第三边a3之间的距离L可以为80-120mm。而所述试样的厚度H通常可以为8-20mm，所述试样从图3中C向看的侧视图如图4所示。

此外，优选情况下，如图5和图6所示，为了保证所述试样在两压头之间具有稳定的夹持状态，不会在压头向试样施加压力时出现试样移动或偏转移位的现象，可以在试样的所述第二边a2和第三边a3所在的面上分别形成凸起1，同时在相应的压头上形成对应的凹槽，通过凸起与凹槽的配合，可以防止被夹持在两压头之间的试样在承受压头所施加的压力时出现移动或偏转移位等现象，从而能够对试样实现稳定的夹持定位。

图7表示出本实用新型提供的试样被置于两压头之间的状态。当进行弯曲试验时，所述试样就如图所示被两压头夹在中间，随着压头向试样施加压力，所述试样被逐渐弯曲，从而可以根据在不同温度(例如750℃-1150℃)，不同弯曲角度(例如0°-60°)，以及不同等温时间(例如0-120min)下所测得的试样的第一边a1所在的面出现裂纹的初始弯曲角度，来为找出最合适的连铸工艺提供技术参考。

Claims (10)

1.一种用于金属材料弯曲试验的试样，所述试样为在厚度方向的不同位置截取的各纵截面均为相同的多边形的块体，其特征在于，所述多边形包括第一边(a1)、第二边(a2)、第三边(a3)、第四边(a4)、第五边(a5)、第六边(a6)以及第七边(a7)，其中，所述第一边(a1)的一端、第六边(a6)、第二边(a2)、第四边(a4)、第五边(a5)、第三边(a3)、第七边(a7)、以及第一边(a1)的另一端依次相连，所述第一边(a1)平行于试样受压的方向，所述第二边(a2)和第三边(a3)分别垂直于第一边(a1)，第六边(a6)与第一边(a1)所形成的内夹角以及第七边(a7)与第一边(a1)所形成的内夹角均为钝角，第四边(a4)与第五边(a5)所形成的内夹角大于180°。

2.根据权利要求1所述的用于金属材料弯曲试验的试样，其特征在于，所述第四边(a4)与第五边(a5)的连接点(A)位于第二边(a2)和第三边(a3)之间距离的中点处，并且所述多边形相对于从该连接点(A)向第一边(a1)所作的垂线对称。

3.根据权利要求2所述的用于金属材料弯曲试验的试样，其特征在于，所述连接点(A)处为倒圆角。

4.根据权利要求3所述的用于金属材料弯曲试验的试样，其特征在于，所述试样的所述第二边(a2)和第三边(a3)所在的面上分别形成有凸起(1)。

5.根据权利要求4所述的用于金属材料弯曲试验的试样，其特征在于，所述连接点(A)与第一边(a1)之间的距离(I)占所述第二边(a2)与第四边(a4)的连接点(E)与第一边(a1)之间的距离(W)的5％-32％。

6.根据权利要求5所述的用于金属材料弯曲试验的试样，其特征在于，所述第二边(a2)与第六边(a6)的连接点(B)与第一边(a1)之间的距离(S)大于所述连接点(A)与第一边(a1)之间的距离(I)。

7.根据权利要求6所述的用于金属材料弯曲试验的试样，其特征在于，所述连接点(B)与第一边(a1)之间的距离(S)大于等于所述连接点(A)与第一边(a1)之间的距离(I)的1.5倍。

8.根据权利要求4所述的用于金属材料弯曲试验的试样，其特征在于，所述第一边(a1)的长度(K)占所述第二边(a2)和第三边(a3)之间的距离(L)的16％-90％。

9.根据权利要求4所述的用于金属材料弯曲试验的试样，其特征在于，所述试样的厚度(H)为8-20mm。

10.根据权利要求4所述的用于金属材料弯曲试验的试样，其特征在于，所述连接点(A)处倒圆角的圆角半径为2-5mm。

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