试样尺寸对低合金钢断后伸长率的影响研究

汪丽丽，胡自明，吴玉红

（山东泰山钢铁集团有限公司，山东 济南 271100）

1 前言

断后伸长率是衡量金属材料塑性的重要指标，它作为判定钢带是否合格的重要依据，是根据拉伸试验数据计算求得的［1］。用于测量断后伸长率的拉伸试样在各国标准中（如GB/T 228.1、JIS Z 2241和ASTM A 370 等）普遍采用比例试样和非比例试样，比例试样的原始标距L0与试样横截面积S0的平方根成正比，即L0=kS0，k为比例系数，常用的k=5.65、11.3等；非比例试样的原始标距L0为一组固定的值，与试样横截面积S0无关，常用的L0=50、80、200 mm 等。目前市场上不同的厂家相同牌号（特别是一些国外牌号）的钢带，使用的拉伸试样不尽相同，由于断后伸长率与拉伸试样的形状、尺寸及横截面积有较大关系，造成不同试样的断后伸长率无法直接比较，这给实验室检验判断、市场贸易和技术交流带来诸多不便，因此，研究不同试样尺寸对伸长率的影响颇为重要。

GB/T 17600《钢的伸长率换算》系列标准建立在Oliver 公式的基础上，规定了不同类型钢材在室温下不同标距断后伸长率之间的换算方法，贾晓飞等［2］验证了GB/T 17600.1《钢的伸长率换算第1 部分：碳素钢和低合金钢》在普通碳素钢上有较好的适用性，然而张华等［3］的研究发现应用GB/T 17600.2《GBT 17600.2钢的伸长率换算第2部分：奥氏体钢》换算的断后伸长率与实测值有较大差异，关于低合金钢的标准适用性研究却较少。本研究旨在探讨不同尺寸的低合金钢试样尺寸对其拉伸试验断后伸长率的影响以及与GB/T17600.1的适用性，以便更好地制定标准试验方案。

2 试验方法

选择典型的Q355B低合金钢作为研究对象，采用WAW-600C 微机控制电液伺服万能试验机，按照GB/T 228.1规定试样进行拉伸试验，比例试样以及非比例试样以L0=50 mm 作为试样原始标距，测量不同厚度对应的断后伸长率，分别标记为A和A50mm（实测），用测量比例试样的A经GB/T 17600.1—1998 进行换算得到A50mm（换算），研究A、A50mm（实测）和A50mm（换算）随试样厚度的变化及之间的关系。

3 试验结果和讨论

3.1 不同原始标距对断后伸长率的影响

从图2 可知，当采用非比例试样时，断后伸长率A50mm（实测）与厚度成正比，随着厚度的增加断后伸长率A50mm（实测）升高，厚度从3.0 mm 增加到5.75 mm 时，A50mm（实测）升高了3.85%；当采用比例试样时，A随着厚度的增加而降低，厚度从3.0 mm增加到5.75 mm 时，A共降低1.4%；随着厚度的增加，A50mm（实测）与A之间的差值增大，A50mm（实测）对试样的厚度变化更为敏感。

图1 A及A50mm（实测）与试样厚度之间的关系

图2 断后伸长率A与试样厚度之间的关系

3.2 断后伸长率A与试样厚度的关系

图2 为厚度在2.75～11.75 mm 这一较宽范围时，Q355B 的断后伸长率A与厚度的关系。从图2中可以看出，随着厚度的增加，断后伸长率A的总体变化趋势为降低，经过线性拟合得到相关系数R=0.91，有较好的相关性，验证了以上观点。

3.3 GB/T 17600.1的验证效果

表1为不同厚度试样，非比例试样断后伸长率的实测值与换算值的比较。通过比较可知，换算结果A50mm（换算）与实测结果A50mm（实测）有差异，厚度规格越大差值越大，换算值普遍低于实测值，当厚度为5.75 mm时，换算值比实测值降低3.75%，占实测值比例的11.5%，对结果影响显著。

表1 不同厚度试样实测值与换算值的比较

4 结论

4.1 断后伸长率A50mm和A随着厚度的变化有着截然相反的变化趋势，同时A50mm对厚度的变化表现更为敏感。

4.2 低合金钢在使用GB/T 17600.1 进行断后伸长率的换算时，换算值与实测值存在一定的差异，并随厚度的增加而变大，因此在使用标准进行换算时要综合考虑各种因素。