試樣尺寸對低合金鋼斷后伸長率的影響研究

汪麗麗，胡自明，吳玉紅

（山東泰山鋼鐵集團有限公司，山東 濟南 271100）

1 前言

斷后伸長率是衡量金屬材料塑性的重要指標，它作為判定鋼帶是否合格的重要依據，是根據拉伸試驗數據計算求得的［1］。用于測量斷后伸長率的拉伸試樣在各國標準中（如GB/T 228.1、JIS Z 2241和ASTM A 370 等）普遍采用比例試樣和非比例試樣，比例試樣的原始標距L0與試樣橫截面積S0的平方根成正比，即L0=kS0，k為比例系數，常用的k=5.65、11.3等；非比例試樣的原始標距L0為一組固定的值，與試樣橫截面積S0無關，常用的L0=50、80、200 mm 等。目前市場上不同的廠家相同牌號（特別是一些國外牌號）的鋼帶，使用的拉伸試樣不盡相同，由于斷后伸長率與拉伸試樣的形狀、尺寸及橫截面積有較大關系，造成不同試樣的斷后伸長率無法直接比較，這給實驗室檢驗判斷、市場貿易和技術交流帶來諸多不便，因此，研究不同試樣尺寸對伸長率的影響頗為重要。

GB/T 17600《鋼的伸長率換算》系列標準建立在Oliver 公式的基礎上，規定了不同類型鋼材在室溫下不同標距斷后伸長率之間的換算方法，賈曉飛等［2］驗證了GB/T 17600.1《鋼的伸長率換算第1 部分：碳素鋼和低合金鋼》在普通碳素鋼上有較好的適用性，然而張華等［3］的研究發現應用GB/T 17600.2《GBT 17600.2鋼的伸長率換算第2部分：奧氏體鋼》換算的斷后伸長率與實測值有較大差異，關于低合金鋼的標準適用性研究卻較少。本研究旨在探討不同尺寸的低合金鋼試樣尺寸對其拉伸試驗斷后伸長率的影響以及與GB/T17600.1的適用性，以便更好地制定標準試驗方案。

2 試驗方法

選擇典型的Q355B低合金鋼作為研究對象，采用WAW-600C 微機控制電液伺服萬能試驗機，按照GB/T 228.1規定試樣進行拉伸試驗，比例試樣以及非比例試樣以L0=50 mm 作為試樣原始標距，測量不同厚度對應的斷后伸長率，分別標記為A和A50mm（實測），用測量比例試樣的A經GB/T 17600.1—1998 進行換算得到A50mm（換算），研究A、A50mm（實測）和A50mm（換算）隨試樣厚度的變化及之間的關系。

3 試驗結果和討論

3.1 不同原始標距對斷后伸長率的影響

從圖2 可知，當采用非比例試樣時，斷后伸長率A50mm（實測）與厚度成正比，隨著厚度的增加斷后伸長率A50mm（實測）升高，厚度從3.0 mm 增加到5.75 mm 時，A50mm（實測）升高了3.85%；當采用比例試樣時，A隨著厚度的增加而降低，厚度從3.0 mm增加到5.75 mm 時，A共降低1.4%；隨著厚度的增加，A50mm（實測）與A之間的差值增大，A50mm（實測）對試樣的厚度變化更為敏感。

圖1 A及A50mm（實測）與試樣厚度之間的關系

圖2 斷后伸長率A與試樣厚度之間的關系

3.2 斷后伸長率A與試樣厚度的關系

圖2 為厚度在2.75～11.75 mm 這一較寬范圍時，Q355B 的斷后伸長率A與厚度的關系。從圖2中可以看出，隨著厚度的增加，斷后伸長率A的總體變化趨勢為降低，經過線性擬合得到相關系數R=0.91，有較好的相關性，驗證了以上觀點。

3.3 GB/T 17600.1的驗證效果

表1為不同厚度試樣，非比例試樣斷后伸長率的實測值與換算值的比較。通過比較可知，換算結果A50mm（換算）與實測結果A50mm（實測）有差異，厚度規格越大差值越大，換算值普遍低于實測值，當厚度為5.75 mm時，換算值比實測值降低3.75%，占實測值比例的11.5%，對結果影響顯著。

表1 不同厚度試樣實測值與換算值的比較

4 結論

4.1 斷后伸長率A50mm和A隨著厚度的變化有著截然相反的變化趨勢，同時A50mm對厚度的變化表現更為敏感。

4.2 低合金鋼在使用GB/T 17600.1 進行斷后伸長率的換算時，換算值與實測值存在一定的差異，并隨厚度的增加而變大，因此在使用標準進行換算時要綜合考慮各種因素。