Page 36 - 理化检验-物理分册2024年第九期

史杰杰，等：基于热模拟试验机的大试样平面应变技术

样平面应变技术应运而生 [8-9] 。然而，目前大多数大 平面应变试样的宽展，探讨基于Thermecmastor型
试样平面应变技术只局限于特定的仪器，并未在常 热模拟试验机的大试样平面应变技术，为研究钢铁
用的热模拟试验机上实现。 等其他材料大试样平面应变热模拟方法提供支持。
笔者主要针对Thermecmastor型热模拟试验 1 试验材料及方法
机的大试样平面技术进行研究，通过对仪器的通电
试验材料为Q235低碳钢，Q235低碳钢的计算
加热和感应加热等参数进行设置，使大试样温度在
相图如图1所示。由图1可知：Q235低碳钢的奥氏
升温、保温和降温过程中保持相对稳定，满足大试 体转变温度为840 ℃； 随着温度降低，奥氏体析出先
样在保温阶段的均温性要求；并对Q235低碳钢在 共析铁素体，其相组成为奥氏体和铁素体；随着温度
Thermecmastor型热模拟试验机上压缩变形区的显 的继续降低，奥氏体发生共析反应，生成珠光体，其
微组织以及其平行试样的力学性能进行分析，结合 相组成为铁素体和渗碳体（Fe 3 C）。

图 1 Q235 低碳钢的计算相图
采用Thermecmastor型热模拟试验机进行压缩 5 mm；最后以3 ℃/s的降温速率将奥氏体钢冷却到
试验，试样的尺寸（长度×宽度×高度，下同）为 室温。
30 mm× 30 mm× 140 mm。根据图1的计算相图， 使用砂纸和抛光机对平面应变试样进行打磨
制定了Q235 低碳钢的热模拟工艺 （见图2）。首先 与抛光，然后使用体积分数为4%的硝酸乙醇溶液
将试样以20 ℃/s的升温速率升温至1 200 ℃，并保 进行腐蚀，腐蚀时间约为50 s。采用光学显微镜对
温30 s，使得低碳钢完全奥氏体化，再以3 ℃/s的降 平面应变试样的显微组织进行分析。使用计算机控
温速率降到900 ℃， 并保温30 s；然后以应变速率为 制电子万能拉伸试验机和冲击韧性试验机对平面
1 s -1 进行总形变量50%的3道次压缩，每道次下压 应变试样的拉伸性能和冲击韧性进行测试。依据
GB/T 228.1—2021 《金属材料 拉伸试验 第1部分:
室温试验方法》，对直径为3 mm的棒状试样进行拉
伸试验，应变速率为0.001 s 。冲击试样采用尺寸
-1
为10 mm× 10 mm× 55 mm的夏比V型缺口标准试
样，依据GB/T 229—2020 《金属材料 夏比摆锤冲击
试验方法》对试样进行冲击试验。
2 试验结果

2.1 大试样的均温区
在对试样进行平面应变压缩变形时，首先要保
图 2 平面应变压缩热模拟工艺 证试样变形部位的均温性，尤其是尺寸较大的试样。
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