吴金跃 窦玉香 梁 波 胡封轩

(安阳钢铁股份有限公司)

中厚板试样形状对拉伸性能的影响

吴金跃 窦玉香 梁 波 胡封轩

(安阳钢铁股份有限公司)

通过对比试验分析了中厚板试样形状对拉伸性能的影响。从试验结果可知，中厚钢板的板厚1/4处组织性能优于板厚1/2处，拉伸试样的截面形状会对性能结果产生影响，圆形截面试样的性能明显优于矩形截面试样，且试样的形状、部位对伸长率的影响较大。

中厚板 试样形状 拉伸性能 伸长率

0 前言

在钢材拉伸试样中，拉伸试样是力学性能检验的载体，取制试样的部位、形状、质量都会直接影响到检验数据的准确。在GB/T2975-1998钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备规定[1]，钢板试样制取方案有三种方法可以采用，但未能进一步区分出三种方法适用的条件和三种方法对检验结果的影响，在钢铁行业每年因检验取样方法问题造成的板材拉伸性能质量纷争时有发生，因此明确中厚板试样制取方法具有很好的现实意义。为了探索中板试样取样位置、试样形状对钢板性能的影响，在生产中设计了二组试验来显示不同位置的圆柱试样、减薄条形试样和全厚度条形试样的拉伸性能结果。

1 试验过程

1.1 取制样方法

按照GB/T2975-1998要求，钢板的取制样方法分为三种：分别是全截面条形试样、减薄条形试样和圆棒试样。在钢板上切取拉伸样坯的位置简图如图1所示。

全截面条形试样：在板宽1/4处制取条形样坯，保持钢板上下轧制面(即全厚度)不变，样坯宽度两边去除加工余量制成条形样坯。GB/T2975-1998中的A4.1条中规定：在加工能力和试验机检验能力允许时，优先采用此类试样。

c) 25mm 50 mm

减薄条形试样：板厚t>30 mm时，在板宽1/4处制取条形样坯，保持钢板一个轧制面不变，样坯厚度减薄至30 mm，宽度两边去除余量制成条形试样。圆柱形试样：板厚50 mm>t>25 mm时，在板宽1/4处制取圆柱样坯，样坯中心距轧制面12.5 mm；板厚t≥50 mm时，在板宽、板厚1/4处制取圆柱样坯，去除加工余量后制成圆柱试样。

1.2 试验方案

试样制取形状如图2所示，试样均按截面积采用短比例标距。圆柱试样中间拉伸标距部位由外圆磨床磨制，光洁度为，平行度，夹持部位与拉伸部位过渡圆弧R。条形试样由双面铣床加工成带圆弧过渡的肩部条形试样，拉伸部位光洁度，平行度，肩部过渡圆弧R，试样棱边、毛刺打磨去净[2]。

第一组试验：选取6批板厚t>30 mm样品，在板宽1/4处，分别取制圆棒试样和条形试样样坯，圆棒试样坯分别在板厚1/2处、1/4处取制两组，条形试样坯取制一组而后加工减薄成厚度为30 mm的条形试样。将此三组试样由同一操作者在同一台试验机上试验测试，并对比试验结果。

第二组试验：选取6批板厚t>30 mm样品，在板宽1/4处，分别取制减薄条形试样坯和全厚度条形试样坯，减薄试样坯取一组，全厚度试样坯取二组，由同一操作者在同一台试验机上试验测试并对比结果。

图2 试样采用的拉伸试样图

表1 第一组试验结果

序号批 号牌 号规格/mm减薄试样1/4(圆棒)试样1/2(圆棒)试样上屈服强度/(N﹒mm-2)抗拉强度/(N﹒mm-2)断后伸长率/%上屈服强度/(N﹒mm-2)抗拉强度/(N﹒mm-2)断后伸长率/%上屈服强度/(N﹒mm-2)抗拉强度/(N﹒mm-2)断后伸长率/%1020776MAQ345E4043557026.541561530.042059028.020M04823H05Q345E4042058028.044061529.543562525.53020776MBQ345E5041055020.545058029.542057519.040M04823H04Q345E5039057023.049062027.043061527.050L05847KBQ235D5029048528.031551032.529550526.56020776MCQ345E6038555025.042059527.040058026.57020776MCQ345E6037056025.038060025.537558018.580M04823H03Q345E6040560525.044565027.544063523.590M04823H02Q345E6039556028.540559030.035056526.5100L05847KC2Q235D6031548533.532050535.030549528.5

表2 第二组试验结果

1.3 试验设施

试验设备选用深圳三思产WAW-Y500微机控制电液伺服材料试验机，最大负荷：500 KN，力值示值精度等级误差<±1%；试验室温度由中央空调控制，试验温度范围控制在20 ℃～25 ℃内；测量屈服强度使用的电子引伸计精度1级。

1.4 试验结果

根据试验安排分别进行两组试验，试验样品选用安钢二炼轧板坯—炉卷生产线的中厚板产品。两组试验结果分别见表1、表2。

2 试验分析

2.1 试验方案一分析

在试验方案一中安排了两类试样结果的比对， 一种比对是不同取制部位的圆棒试样间的性能差异，分别从板宽同一部位、板厚的1/2和1/4部位处取制圆棒试样进行试验，显示出了不同的试验结果。另一种是条形试样与圆棒试样的比对，减薄条形试样与板厚1/4处圆棒试样的取样部位相近，两种试样皆采用了圆弧过渡的肩部试样结构，且光洁度、毛刺全部去净，避免了因试样加工精度误差造成的影响，比对结果能够反应不同的试样形状对拉伸性能的影响。

根据试验数据绘制三种试样的拉伸性能对比图如图3所示，结果中可以显示出下述信息：

(a) 屈服强度对比值

(b) 抗拉强度对比值

(c) 伸长率对比值

图3 方案一三种试样的拉伸性能对比

(1)同种形状结构的圆棒试样，因取样部位不同呈现的性能试验结果也不相同。在钢板中心富含夹杂物、成分偏析等缺陷，且轧制冷却条件较表层部位较差，板厚1/4处取制的圆棒试样，在屈服强度、抗拉强度和伸长率等三个项目上的数据皆优于板厚1/2处圆棒试样，其中屈服强度均值提高了5.43%，抗拉强度均值提高1.99%，伸长率均值提高17.64%，伸长率对取样部位的敏感性最强，依次为屈服强度和抗拉强度。

(2)相同的取样部位，圆棒试样与条形试样反映的试验结果也有差异，板厚1/4处圆棒试样的三项拉伸性能指标也都优于减薄条形试样，相较之下，板厚1/4处圆棒试样比减薄条形试样的屈服强度均值提高了6.95%，抗拉强度均值提高6.62%，伸长率均值提高11.60%，伸长率对试样的截面形状敏感性最强，而后为屈服强度和抗拉强度，此两项性能对试样截面形状敏感性接近。

2.2 试验方案二分析

方案二主要比对了减薄条形试样试样与全厚度条形试样对试验结果的影响。根据试验结果数据绘制的性能对比图如图4所示。

(a) 屈服强度对比值

(b) 抗拉强度对比值

(c) 伸长率对比值

图4 方案二两种试样的拉伸性能对比

从图4可以看出：全厚度条形试样的伸长率性能优于减薄条形试样，全厚度试样伸长率均值为25.25%，减薄条形试样伸长率均值为23.20%，全厚度试样比减薄试样伸长率提高了8.83%，抗拉强度提高0.10%，屈服强度降低0.27%，强度数据非常接近，伸长率结果差异较大。

3 结论

(1) 中厚钢板的板厚1/4处组织性能优于板厚1/2处，切取样坯时要注意按照产品技术标准严格在规定部位取样。

(2) 拉伸试样的截面形状会对性能结果产生影响，圆形截面试样的性能明显优于矩形截面试样。

(3) 试样的形状、部位对伸长率的影响较大。

[1] GB/T2975-1998钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备[S].

[2] GB/T228-2010金属材料室温拉伸试验方法 [S].

EFFECT OF SPECIMEN SHAPE ON TENSILE PROPERTY OF HEAVY AND MEDIUM PLATE

Wu Jinyue Dou Yuxiang Liang Bo Hu Fengxuan

(Anyang Iron and Steel Stock Co., Ltd)

By contrast experiment, the effect of specimen shape on tensile property of heavy and medium plate was analyzed. The result indicates that the structure and property of 1/4 thickness were better than that 1/2 thickness. And the influence of tensile specimen section was emerged on tensile property, the property of circular section specimen was obviously better than that of rectangle and the influence of shape and position of specimen on elongation rate was rather strive.

heavy and medium plate specimen shape tensile property elongation rate

2016-9-12

*联系人：吴金跃，高级工程师，河南.安阳(455004)，安阳钢铁股份有限公司质量检测处;