試驗速率對鋼材力學性能影響的探討

楊 凱，劉 靜，王宏剛，姚宗良

（陜鋼集團漢中鋼鐵有限責任公司，陜西 勉縣724200）

1 研究的背景及意義

隨著鋼鐵企業的集團化發展，大型鋼鐵企業產量增加，如何提高鋼鐵企業檢化驗準確性和及時性是關鍵。對于力學性能檢測來說，提高試驗速率無疑是提高力學性能檢測及時性的重要環節，但試驗速率的提高就會影響實驗結果的準確性。為加強實驗室質量控制以及實驗結果的準確性，定量給出試驗速率對HRB400E鋼種屈服強度、抗拉強度的影響值。進一步為解決因試驗速率過高而影響實驗結果的準確性和因試驗速率過低而影響實驗結果的及時性的問題，本文主要參照國標GB/T228.1-2010中對試驗速率規定的范圍，給出適合鋼鐵企業力學性能實驗室檢驗的試驗速率值。

對于一個年產1000萬噸的鋼鐵企業來說，一年大約需要力學性能檢測33.3萬支（1000萬噸/60噸*2=33.3萬支）試樣:如果以40mm/min的試驗速率進行拉伸試驗，每一支樣進行拉伸試驗大約需要3min，但以60mm/min的試驗速率進行拉伸試驗，每一支試樣進行拉伸試驗大約需要2.3min這樣就節約了42s，一年下來就節約1618.75天（42s/支*33.3萬支/（3600*24））。本文的另外一項研究意義，就是在滿足實驗室質量控制的前提下，提高試驗速率，縮短試驗時間，減少人員勞動強度。

2 實驗設備

微機控制電液伺服萬能試驗機，型號：WAW-1000，試驗機精度等級0.5，生產廠家：上海三思縱橫機械制造有限公司。

3 試驗方法

（1）取HRB400E鋼種Φ20規格試樣，在同一規格和同一個批次上抽取10根9米定尺，在每根定尺上截取20根長度為450mm的樣品，共80支。分為10組，每組20支。

（2）試驗速率的采用應變速率控制，通過控制平行長度與應變速率相乘得到橫梁位移速率來實現，即VC=LC*eLC，將每組樣品在WAW-1000型電液伺服萬能試驗機上進行拉伸試驗采用分別 以 10mm/min、20mm/min、30mm/min、40mm/min、50mm/min、60mm/min、70mm/min、80mm/min、的試驗速率進行拉伸試驗。

（3）對在不同試驗速率下進行的拉伸試驗，記錄屈服強度和抗拉強度數據。

4 試樣的化學成分

表1 化學成分

5 試驗數據

Φ20HRB400E鋼種不同試驗速率下試驗數據，如表2所示：

表3是對表2的實驗數據進行了整理（每組試驗結果的平均值），從表3可以看出試驗速率每增加10mm/min，屈服強度和抗拉強度就增加2Mpa左右。

圖1 Φ20HRB400E鋼種不同試驗速率下力學性能變化圖

圖1 明顯反映了屈服強度和抗拉強度隨試驗速率的增大而增大。

表2 Φ20HRB400E試驗數據

表3 Φ20HRB400E試驗數據

6 結論

試驗表明：屈服強度和抗拉強度隨試驗速率的增大而增大；試驗速率每增加10mm/min，屈服強度和抗拉強度就增加2Mpa左右；通過對實驗數據的分析建議鋼鐵企業實驗室采用60mm/min的試驗速率進行力學性能試驗。