Page 26 - 理化检验-物理分册2024年第五期
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赵如涛, 等: 塑性变形对低合金钢拉伸性能的影响
目前, 国内外研究学者对塑性变形与材料力学
性能之间的关系进行了大量研究。杨钢等 [ 2 ] 对奥氏
体不锈钢在不同塑性变形处理后的力学性能进行了
研究, 发现用不同塑性变形方法获得试样的晶粒尺
寸及屈服强度具有明显差异, 常规塑性变形后, 试样
的屈服强度随着晶粒的细化而不断增大, 而超大塑
性变形方法获得试样的屈服强度随着晶粒的细化而
不断降低。李桂荣等 [ 3 ] 研究了微塑性变形对 TC4
合金的组织及力学性能的影响, 发现随着微塑性变 图1 10CrNi3MoV低合金钢显微组织形貌
形程度的增加, 材料中的位错密度逐渐增大, 变形后
试样的弹性模量提高了34.4% 。 LOU 等 [ 4 ] 研究了
AZ31镁合金的动态塑性变形对其力学性能的影响
机制, 发现随着动态塑性变形量的增加, 材料的屈服
强度逐渐增大, 时效热处理后材料的屈服强度和抗
拉强度明显增大, 时效热处理可以提高动态塑性变
形后 AZ31 镁 合 金 的 强 度。 BAKHSHI 等 [ 5 ] 对
图2 拉伸试样尺寸结构示意
7005铝合金在大塑性变形处理和时效热处理后的
力学性能进行了研究, 发现对7005铝合金试样进行 拉伸全过程的应力 - 应变曲线进行测试并记录, 获得
大塑性变形处理+自然时效处理后, 试样的力学性 原始试样的最大力总应变。分别对原始试样进行塑
能优于常规的固溶+人工时效处理的试样, 大塑性 性变形率r 为最大力总应变的 10% , 30% , 50% ,
70% , 100% 的 塑 性 变 形 预 处 理, 预 处 理 速 率 为
变形处理后试样的屈服强度可以提高到 400 MPa
以上。目前, 关于塑性变形处理对舰艇用低合金结 0.45mm / min 。使用千分尺对预变形后试样的直径
构钢力学性能的影响及损伤机制的研究较少。因 进行测量, 随后对预变形后的试样进行拉伸试验, 获
此, 研究塑性变形对舰艇用低合金结构钢拉伸性能 得不同塑性变形后试样的应力 - 应变曲线。塑性变
的影响, 建立塑性变形与材料拉伸参数之间的关系 形率的计算方法如式( 1 ) 所示。
模型, 对于保证低合金结构钢在舰艇中的安全应用 ε T
r= ×100% ( 1 )
具有重要意义。 ε g t
笔者对 10CrNi3MoV 型低合金结构钢进行不 式中: ε T 为预变形过程中的总应变; ε g t 为原始材料
同塑性变形处理, 并对变形后不同时效温度处理后 最大力时的总应变。
的材料进行拉伸试验, 获得塑性变形和时效热处理 为了探究时效温度对塑性变形的影响规律, 使
对材料拉伸性能的影响规律, 随后建立塑性变形量 用马弗炉对30%和70%塑性变形后的试样分别在
与材料拉伸参数之间的关系模型, 为该型低合金结 400 , 500 , 600℃温度下进行24h时效热处理, 将时
效后的试样按照上述条件进行测试。使用扫描电子
构钢的工程应用提供技术支持。
显微镜( SEM ) 观察不同塑性变形后试样的断口
1 试验材料及方法
形貌。
试验所用材料为10CrNi3MoV 低合金结构钢,
2 试验结果
其 组 织 为 回 火 索 氏 体 ( 见 图 1 )。 依 据 GB / T
22 8.1 — 2021 《 金属材料 拉伸试验 第 1 部分: 室温 2.1 不同塑性变形预处理后试样的拉伸性能
试验方法》 对拉伸试样进行加工, 拉伸试样的尺寸结 不同塑性变形预处理后试样的应力 - 应变曲线
构如图2所示。 如图3所示, 试样的拉伸试验结果如表1所示。由
依据 GB / T228.1 — 2021对试样进行拉伸试验, 图3和表1可知: 预变形过程中, 随着塑性变形率的
获得试样的屈服强度、 抗拉强度、 断后伸长率、 最大力 增大, 再次拉伸时试样的应力 - 应变会表现出较大的
总应变和弹性模量。试验速率为0.45mm / min , 试验 差异, 即塑性变形对材料的力学性能有较大的影响;
设备精度为0.5 级, 使用精度为 0.5 级的引伸计对 随着塑性变形率的增大, 材料屈服时的平台应力会
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