低碳钢的厚向拉伸试验
摘要: 设计实验研究材料厚向拉伸性能, 分别对20#钢做横向拉伸和厚向拉伸试验,预测其拉伸曲线及结果, 厚向拉伸时, 材料的抗拉强度和屈服强度都小于横向拉伸, 可以预测该材料在厚向拉伸时的力学性能最差。 关键词:20#钢; 厚向拉伸
本文在提出厚向拉伸概念的同时, 试采用
引言 20#钢进行拉伸试验研究,预测了厚向拉伸冲压工艺广泛应用于汽车、拖拉机、与横向拉伸时的拉伸力学性能。 航空、电器、仪器仪表构件, 以及各种金
1 厚向拉伸 属制品的成形加工。所用坯料大多是板料
或带状条料, 这些材料经轧制一般具有纤板料的拉伸试验, 即单向拉伸试验, 维组织特征。所谓纤维组织, 是指金属锭应用拉伸试验方法, 可以得到许多评定板料冷凝后, 经过热变形加工, 其内部的夹材冲压性能的试验值, 因此在实际中的应
[2]
杂物( 大多分布于晶界上) 和枝晶偏析沿用十分普遍 。研究力学性能各向异性的金属的流动方向被拉长成连续或断续的流程度, 通常是通过进行不同取向的单向拉线状的一种组织, 在低倍显微镜下观察呈伸试验予以说明, 当拉伸方向与纤维方向
[1]
纤维状。纤维组织的存在, 使金属材料平行时, 称为纵向拉伸, 拉伸方向与纤维的力学性能具有明显的各向异性, 即平行方向垂直时, 称为横向拉伸, 对于各项异纤维方向的强度、塑性及韧性高于垂直纤性材料还具有另外一些情况, 即拉伸方向维方向相应的性能, 特别是塑性及韧性相与纤维方向异面正交时, 称为厚向拉伸, 差较大, 这种具有正交各向异性的材料, 如图1 所示。 沿着不同的纤维方向拉伸有不同的拉伸力 学性能。纤维组织的稳定性极高, 不随回 复和再结晶而消失, 往往也不受热处理工 艺的左右,因而对机械零件的使用性能和 加工工艺产生不可忽视的影响。在机械制 造中, 很多质量问题和工艺技术问题与纤 维组织有关, 在生产实践中必须注意正确 考虑材料的纤维方向。以往关于金属纤维 对材料拉伸性能的影响研究,主要在纤维 方向和拉伸方向在同一平面内的横向拉伸 和纵向拉伸这两个方面, 关于类似厚向拉 伸概念及其性能的报道, 鲜为见之。为从图1拉伸示意图
三维方向认识金属纤维对拉伸性能的影响, a) 纵向拉伸; b ) 横向拉伸; c) 厚
向拉伸
Fig1 Schematic diagr am of tension
在拉伸试验时, 利用测量装置测量拉伸力F与拉伸行程△L , 可以在F 与△L 坐标系中得到拉伸力F 随伸长值而变化的曲线F—△L 曲线, 该曲线称为拉伸曲线, 如图2 所示, 图中A 点为屈服点,为屈服强度, B 点载荷最大, 对应的为抗拉强度。不同的材料具有不同的拉伸曲线, 同一材料随着状态的不同, 拉伸曲线也不相同。对于各向异性材料,拉伸取向不同, 拉伸曲线也不一样, 如T A2 板单向拉伸应力应变曲线, 随着取向角的不同而不同[ 3]
。
图2 拉伸曲线
Fig2 T ensile cur ve
2 拉伸试验
试验按照GB/ T228—2002 标准, 根据纤维取向,由原供应状态Q235 棒料, 经线切割加工成横向和厚向拉伸试样, 试样及拉伸机如图3 所示, 试验在室温下进行, 试验获得的拉伸曲线如图4、图5 所示, 分别对试样进行6 次实验, 取试验平均数据列于表1。
3 预测数据
表1 拉伸试验数据对照表
T ab1 The comparison of tensile test data
厚向拉伸 横向拉伸
弹性起点受力/ N 4052 6177 弹性终点受力/ N 10129 14698 弹性终点位移/ mm 0.839 1.147 下屈服受力/ N 18368 19717 下屈服位移/ mm 1.499 1.566 上屈服受力/ N 18385 19991 上屈服位移/ mm 1.489 1.552 最大力/ N 35854 37934 最大力位移/ mm 9.247 8.660
4 分析与结论
一般而言, 正交各向异性材料的纵向拉伸力学性能要优于横向拉伸, 如20MnVB
钢按纤维组织分布横向取样的力学性能明显低于纵向试样, 其中强度指标差别较小, 塑韧性差别较大, 冲击韧性可相差295% [4] 。铝合金中存在大量的化合物, 在塑性变形中, 当沿某一个方向变形程度很大时, 这些化合物便沿主伸长方向呈条状或者是链状分布, 形成纤维组织, 并引起性能的
各向异性, 即顺着纤维方向性能较高; 横着纤维方向性能较低[ 5] 。
以往普遍认为, 各向异性材料在横向拉伸[2]卢险峰. 冲压工艺模具学[ M].北京: 机械工业出版社,2006
[3]任家陶, 陈积光. 板材不同取向的单时的力学性能最差, 但从本试验预测结果可知, 20#钢在厚向拉伸时的屈服强度和抗拉强度, 都明显小于横向拉伸, 即该材料的厚向拉伸力学性能, 相比横向拉伸时差。
参考文献
[1]王贤涛. 金属材料纤维组织对零件使用性能及加工工艺的影响[J]. 机械工程材料, 1998.(12):53-54
向拉伸试验研究[J].湘潭大学自然科学报,2000.(3):80-83
于英华, 李智超, 段晓刚. 金属纤维组织对MnVB 钢力学性能的影响[ J].辽宁工程技术大学学报,2001.(2):93-95
吕炎.锻件组织性能控制[ M].北京: 国防工业出版社,1988
[4][5]
低碳钢的厚向拉伸试验
摘要: 设计实验研究材料厚向拉伸性能, 分别对20#钢做横向拉伸和厚向拉伸试验,预测其拉伸曲线及结果, 厚向拉伸时, 材料的抗拉强度和屈服强度都小于横向拉伸, 可以预测该材料在厚向拉伸时的力学性能最差。 关键词:20#钢; 厚向拉伸
本文在提出厚向拉伸概念的同时, 试采用
引言 20#钢进行拉伸试验研究,预测了厚向拉伸冲压工艺广泛应用于汽车、拖拉机、与横向拉伸时的拉伸力学性能。 航空、电器、仪器仪表构件, 以及各种金
1 厚向拉伸 属制品的成形加工。所用坯料大多是板料
或带状条料, 这些材料经轧制一般具有纤板料的拉伸试验, 即单向拉伸试验, 维组织特征。所谓纤维组织, 是指金属锭应用拉伸试验方法, 可以得到许多评定板料冷凝后, 经过热变形加工, 其内部的夹材冲压性能的试验值, 因此在实际中的应
[2]
杂物( 大多分布于晶界上) 和枝晶偏析沿用十分普遍 。研究力学性能各向异性的金属的流动方向被拉长成连续或断续的流程度, 通常是通过进行不同取向的单向拉线状的一种组织, 在低倍显微镜下观察呈伸试验予以说明, 当拉伸方向与纤维方向
[1]
纤维状。纤维组织的存在, 使金属材料平行时, 称为纵向拉伸, 拉伸方向与纤维的力学性能具有明显的各向异性, 即平行方向垂直时, 称为横向拉伸, 对于各项异纤维方向的强度、塑性及韧性高于垂直纤性材料还具有另外一些情况, 即拉伸方向维方向相应的性能, 特别是塑性及韧性相与纤维方向异面正交时, 称为厚向拉伸, 差较大, 这种具有正交各向异性的材料, 如图1 所示。 沿着不同的纤维方向拉伸有不同的拉伸力 学性能。纤维组织的稳定性极高, 不随回 复和再结晶而消失, 往往也不受热处理工 艺的左右,因而对机械零件的使用性能和 加工工艺产生不可忽视的影响。在机械制 造中, 很多质量问题和工艺技术问题与纤 维组织有关, 在生产实践中必须注意正确 考虑材料的纤维方向。以往关于金属纤维 对材料拉伸性能的影响研究,主要在纤维 方向和拉伸方向在同一平面内的横向拉伸 和纵向拉伸这两个方面, 关于类似厚向拉 伸概念及其性能的报道, 鲜为见之。为从图1拉伸示意图
三维方向认识金属纤维对拉伸性能的影响, a) 纵向拉伸; b ) 横向拉伸; c) 厚
向拉伸
Fig1 Schematic diagr am of tension
在拉伸试验时, 利用测量装置测量拉伸力F与拉伸行程△L , 可以在F 与△L 坐标系中得到拉伸力F 随伸长值而变化的曲线F—△L 曲线, 该曲线称为拉伸曲线, 如图2 所示, 图中A 点为屈服点,为屈服强度, B 点载荷最大, 对应的为抗拉强度。不同的材料具有不同的拉伸曲线, 同一材料随着状态的不同, 拉伸曲线也不相同。对于各向异性材料,拉伸取向不同, 拉伸曲线也不一样, 如T A2 板单向拉伸应力应变曲线, 随着取向角的不同而不同[ 3]
。
图2 拉伸曲线
Fig2 T ensile cur ve
2 拉伸试验
试验按照GB/ T228—2002 标准, 根据纤维取向,由原供应状态Q235 棒料, 经线切割加工成横向和厚向拉伸试样, 试样及拉伸机如图3 所示, 试验在室温下进行, 试验获得的拉伸曲线如图4、图5 所示, 分别对试样进行6 次实验, 取试验平均数据列于表1。
3 预测数据
表1 拉伸试验数据对照表
T ab1 The comparison of tensile test data
厚向拉伸 横向拉伸
弹性起点受力/ N 4052 6177 弹性终点受力/ N 10129 14698 弹性终点位移/ mm 0.839 1.147 下屈服受力/ N 18368 19717 下屈服位移/ mm 1.499 1.566 上屈服受力/ N 18385 19991 上屈服位移/ mm 1.489 1.552 最大力/ N 35854 37934 最大力位移/ mm 9.247 8.660
4 分析与结论
一般而言, 正交各向异性材料的纵向拉伸力学性能要优于横向拉伸, 如20MnVB
钢按纤维组织分布横向取样的力学性能明显低于纵向试样, 其中强度指标差别较小, 塑韧性差别较大, 冲击韧性可相差295% [4] 。铝合金中存在大量的化合物, 在塑性变形中, 当沿某一个方向变形程度很大时, 这些化合物便沿主伸长方向呈条状或者是链状分布, 形成纤维组织, 并引起性能的
各向异性, 即顺着纤维方向性能较高; 横着纤维方向性能较低[ 5] 。
以往普遍认为, 各向异性材料在横向拉伸[2]卢险峰. 冲压工艺模具学[ M].北京: 机械工业出版社,2006
[3]任家陶, 陈积光. 板材不同取向的单时的力学性能最差, 但从本试验预测结果可知, 20#钢在厚向拉伸时的屈服强度和抗拉强度, 都明显小于横向拉伸, 即该材料的厚向拉伸力学性能, 相比横向拉伸时差。
参考文献
[1]王贤涛. 金属材料纤维组织对零件使用性能及加工工艺的影响[J]. 机械工程材料, 1998.(12):53-54
向拉伸试验研究[J].湘潭大学自然科学报,2000.(3):80-83
于英华, 李智超, 段晓刚. 金属纤维组织对MnVB 钢力学性能的影响[ J].辽宁工程技术大学学报,2001.(2):93-95
吕炎.锻件组织性能控制[ M].北京: 国防工业出版社,1988
[4][5]