管材试样的长短对延伸率的影响

第２３卷第３期　２００７年６月　有色矿冶　Ｖｏ１．２３．№３　ＮＯＮ—ＦＥＲＲＯＵＳ　ＭＩＮＩＮＧ　ＡＮＤ　ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ　Ｊｕｎｅ　２００７　文章编号：１００７—９６７Ｘ（２００７）０３—００４８—０３　管材试样的长短对延伸率的影响　韩淑敏，刘　刚，白常厚　（沈阳有色金属加工厂，辽宁沈阳ｌ１０１０２）　摘要：在ＧＢ／Ｔ　２２８—２００２（金属材料室温拉伸试验方法）（见附录Ｄ第Ｄ２．２章节）规定．管段压　扁试样平行长度只要大于等于标距长度与二分之一直径的长度之合。即满足要求。在实　际标准执行中发现，在满足这一要求的前提下，平行长度的长短对产品的延伸率有很大的　影响。难以反映材料本身塑性的真实性、稳定性及同一性。本文通过试验对这一结论进行　论证。并对国标（金属材料室温拉力试验方法＞再修订时有关管材取样类型提出了建议。　关键词：管材拉力试验；延伸率；强度；压扁试样；平行长度（Ｌｃ）；试样标距　中图分类号：ＴＧ３５６．５　文献标识码：Ａ　１　问题的提出　２００６年３月，沈阳有色金属加工厂对计划出口　的Ｔ２紫铜管进行了生产工艺的摸索，然后抽样进　行了性能测试，所测结果如下表１：　表１　第一次取样性能测试结果　能检测方面出现问题，在排除车间工艺方面造成这　种结果的可能性之后，着手从实验方法方面进行试　验，对造成这种问题的可疑点进行逐一排查，查找原　因。　一般来讲，在常温下，试验机的拉伸速度对实验　结果有一定的影响，以４　ｍｍ／ｍｉｎ的夹头速度和５０　ｍｍ／ｍｉｎ的夹头速度对Ｔ２管进行拉伸试验，测得结　果如表３。　表３采用不同夹头速度的Ｔ２管拉伸试验结果　由表１所测得的Ｔ２性能可看出，Ｔ２半硬管强　度与延伸率都满足了用户的要求，按此生产工艺Ｔ２　投入了批量生产，批量生产的Ｔ２管进行抽样性能　检测时，测试结果如下表２。　表２第二取样次性能测试结果　牌号　状态　Ｙ２　从实验数据一ｔ－＿看，速度对延伸率（Ａ　３％）的影　响并不显著，在排除试样形状、表面光洁度、拉伸速　Ａ　３（％）　规格（ｍｍ）　０ｌ２．７×０．６４　Ｒｍ（ＭＰａ）　３６０　度对仲延率差异造成的影响之后，取不同长度的试　样进行试验，结果发现，管材的取样长度是引起这个　结果的主要因素。　３５０　３４０　３９０　管材试样的长短对延伸率（Ａ　３％）的影响　对于管段试样，在ＧＢ／Ｔ　２２８—２００２《金属材料　室温拉伸试验方法＞附录Ｄ第Ｄ２．２章节规定，管段　从表１和表２所显示的测试结果数值对比看，　测得的延伸率值（Ａｌｌ＿３％）相差一倍之多，产生这种　情况的因素有两个，一是生产工艺方面不同，二是性　拉伸试样可选用加配塞头试样或压扁管段试样。管　段试样平行长度（Ｌｃ）下限只要大于等于标距长度　（Ｉ　）与二分之一直径的长度之合，即满足取样要求，　★收稿日期：２００６—１２～２８　作者简介：韩淑敏（１９６４一），女，金属压力加工专业高级工程师。从事铜加工生产科研及理化检验。　维普资讯 http://www.cqvip.com

第３期　韩淑敏等：管材试样的长短对延伸率的影响　４９　而对于平行长度上限没有做出具体规定。因此，车　间和检查站取样人员在对管材的取样只需注重了满　足长度下限即可。对取不同平行长度的管材，分别　对其进行压扁、加配塞头后进行拉伸试验，压扁试样　和加配塞头试样如图１、图２所示，拉伸试样两种试　验方式的结果分别见表４和表５：　图１压扁试样　／　———　———　Ｌ—Ｕ　Ｑ　Ｄ点矗力图Ｂ点应力图　图２加配塞头试样　表４压扁后进行拉伸的Ｔ２管测试结果　表５加配塞头后进行拉伸的１ｒ２管测试结果　２　分　析　拉伸时，压扁后的管材试样及受力分析见图２。　在试样压扁部分与没有受到成压扁部分的分界　点Ａ外侧的圆弧区域，由于受到其形状的影响，受　两压一拉的应力，而在Ａ点内侧区域，应力延轴向　均匀分步，即只存在单向拉应力，这样，Ａ点侧的圆　弧区域内，由于受径向力的作用，容易发生径向变　形，与中间部分相比，圆容易变扁，由于金属的不均　匀变形受其完整性的限制，这种两向应力区将向中　心扩展，继续施加外力进行拉伸变形，将重复上述现　象，变形逐渐向内传递，弧形坡趋于平缓，最后过度　到直管区域。由金属塑性变形理论可知，金属变形　体某一点在长、宽、高三个主轴方向压应力成分占比　重大的应力图示对金属的塑性有很大影响，压应力　成分比重越大，在变形时越能提高金属的塑性，所以　越靠近受两压一拉应力状态的端部，延伸越大，越靠　近受单向拉应力状态的管样中间区域，延伸越小，变　形进行到一定程度，即发生断裂。　由于试样所取标距是一定值，所以试样平行长　度（Ｌｃ）越长，两向应力区域在Ｉ加段所占比例越小，　所测得的延伸就越小；Ｌｅ越短，两向应力区在Ｉ椰段　所占比例越大，所测得的延伸就越大，试样的平等部　长度为Ｉ椰＋Ｉ　弧时，两向应力分步区域几乎步满了　整根试样，塑性达到最佳状态，所测得的Ａ　３％最　大。当Ｌｅ逐渐增大到一定长度时，延伸率趋向于一　定值，这时的管材试样中间部分，相当于加配塞头试　样拉伸时所受的应力状态，加配塞头试样拉伸（表　５）后所测得的拉力试验结果表四与表三中较长试样　的延伸率几乎相同也说明了这一点。　２Ｏ　＼　一＿卜ｌ　ｎ　１５　、＼、　一．　一　‘　…　ｌＯ　羞ｓ　Ｏ　平｛了长度Ｌｃ　图３延伸率与试样平行长度的关系　由表４试验结果所作的拉伸时延伸率与试样平　行长度Ｌｅ的关系曲线见图３，由图３可看出，平行　长度Ｌｅ越短，延伸率Ａ　３％越大，平行长度Ｌｅ越　长，延伸率Ａ　３％越小，平行长度Ｌｅ达到一定和程　度，延伸率Ａｌｌ＿３％趋于一定值。　由于拉力机向管材试样施加的拉力Ｆ是一定　的，受变形传递过程及加工硬化的影响，断点时常发　生在单向应力分步的区域内即试样的中间段，这也　加剧了平行长度Ｌｅ长短对延伸率Ａ　３％的影响程　度。　３　结论　由以上数据、曲线、分析可以得出以下结论：　维普资讯 http://www.cqvip.com

５０　有色矿冶　第２３卷　（１）对于Ｔ２管材拉力试验，试样平行长度Ｌｃ　越短，延伸率Ａｌ１３％越大，Ｌｃ越长，延伸Ａｌ１．３％率　．定值。　越小，在满足国标中Ｌｃ长度大于等于标距长度与二　分之一直径的长度之合的前提下，采用不同长度的　试样，金属延伸率差异较大。　（２）试样平行长度Ｌｃ的长短对强度无影响。　（３）试样平行长度Ｌｃ越短，对延伸Ａ】１．３％的　４建议　在ＧＢ／Ｔ　２２８—２００２（金属材料室温拉伸试验　方法＞附录Ｄ第Ｄ２．２章节中，注明了管段试样国际　标准中未做规定，我国在增加管段试样方面，建议采　用塞头段试样，这样会消除试样本身形状的影响，真　实地反应材料本身的机械性能。　影响程度越大，当Ｌｃ达到一定程度，延伸率趋于一　Ｔｈｅ　Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ＨＡＮ　Ｓｈｕ—ｍｉｎ，ＬＩＵ　Ｇａｎｇ，ＢＡＩ　Ｃｈａｎｇ—ｈｏｕ　（Ｓｈｅｎｙａｎｇ　Ｎｏｎ—Ｆｅｒｒｏｕｓ　Ｍｅｔａｌｓ　Ｗｏｒｋｓ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　１１０１０２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ　ｉｓ　ｓｐｅｃｉｆｉｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｌｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｐａｒａｌｌｅｌ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｕｂｅ　ｓｐｅｃｉｍｅｎ　ｗｈｉｃｈ　ｗｉｌｌ　ｂｅ　ｔｅｓｔｅｄ　ｆｏｒ　ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ａｓ　ｌｏｎｇ　ａｓ　ｉｔ　ｉｓ　ｎｏｔ　ｌｅｓｓ　ｔｈａｎ　ｔｈｅ　ｓｕｍ　ｏｆ　ｍａｒｋｅｄ　ｌｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｈａｌｆ　ａ　ｄｉａｍｅｔｅｒ　ｉｎ　ｓｅｃｔｉｏｎ　Ｄ２．２　ｏｆ　ａｐｐｅｎｄｉｘ　Ｄ　ｏｆ　ＧＢ／Ｔ　２２８—２００２￣ｍｅｔａｌｌｉｃ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ—ｔｅｎｓｉｌｅ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ａｔ　ａｍｂｉｅｎｔ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ｝｝．Ｂｕｔ　ｉｔ　ｉｓ　ｄｉｓｅｏｖ—　ｅｒｅｄ　ｔｈａｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｐａｒａｌｌｅｌ　ｌｅｎｇｔｈ　ｗｉｌｌ　ｈａｖｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｂｅｉｎｇ　ｔｅｓｔｅｄ　ｅｖｅｎ　ｔｈｏｕｇｈｔ　ｔｈｅ　ｌｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｔｕｂｅ　ｓｐｅｃｉｍｅｎ　ｍｅｅｔｓ　ｔｈｅ　ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｍｅｎｔｉｏｎｅｄ　ａｂｏｖｅ．Ｔｈｅ　ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｉｔｓｅｌｆ　ｉｓ　ｎｏｔ　ｃｏｒｒｅｃｔｌｙ　ｓｈｏｗｅｄ．　Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ　ｔｈｉｓ　ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｔｈｅ　ｒｅａｓｏｎｓ　ｒｅｓｕｌｔｅｄ　ｆｒｏｍ　ａｎｄ　ｇｉｖｅ　ｓｏｍｅ　ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎ　ａｂｏｕｔ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｃｔ　ｔｙｐｅ　ｏｆ　ｔｕｂｅ　ｓｐｅｃｉｍｅｎ　ｗｈｉｃｈ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｔａｋｅｎ　ｗｈｅｎ　ｎａｔｉｏｎａｌ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｏｆ“ｍｅｔａｌｌｉｃ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ—ｔｅｎｓｉｌｅ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ａｔ　ａｍｂｉｅｎｔ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ｝｝ｉｓ　ｒｅｖｉｓｅｄ　ｎｅｘｔ　ｔｉｍｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｅｎｓｉｌｅ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｏｆ　ｔｕｂｅ；ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ；ｔｅｎｓｉｌｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ；ｆｌａｔｔｅｎｅｄ　ｔｕｂｅ　ｓｐｅｃｉｍｅｎ；ｐａｒａｌｌｅｌ　ｌｅｎｇｔｈ（Ｌｃ）；ｔｈｅ　ｍａｒｋｅｄ　ｌｅｎｇｔｈ　（上接第４５页）　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　Ｐｒｅｐａｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ＴｉＯ２　Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ｗｉｔｈ　Ｓｏｌ—Ｇｅｌ　ｂｙ　ＯｒｔｈＯｇＯｎａｌｉｚｉｎｇ　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ＺＵＯ　Ｊ　ｉ－ｃｈｅｎｇ，ＭＵ　Ｓｈｉ—ｈｕｉ　（Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　ＳｈｅｎＹａｎｇ　Ｌｉｇｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ　Ｓｈｅｎｙａｎｇ　１１０１６８，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　Ｔｉ０２　ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ｗｅｒｅ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｅｔｒａｂｕｔｙｌ　ｔｉｔａｎａｔｅ　ａｓ　ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ，ａｌｃｏｈｏｌ　ａｓ　ｓｏｌｖｅｎｔ，ＨＣ１　ａｓ　ｔｈｅ　ｃａｔａｌｙｓｔ，ＣＨ３ＣＯＯＨ　ａｓ　ｔｈｅ　ｄｅｐｒｅｓｓｏｒ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｓｏｌ—ｇｅｌ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｏｌｖｅｎｔ　ｖｏｌ—　ｕｍｅ，ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｖｏｌｕｍｅ，ｈｙｄｒｏｌｙｚｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅ　ｓｔｉｒｒｉｎｇ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｐｒｅｓｓｏｒ　ｖｏｌｕｍｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｉｔａｎｉｕｍ　ｄｉｏｘｉｄｅ　ｓｏｌ—ｇｅｌ　ｆｏｒｍｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｇｅｌａｔｉｎ　ｔｉｍｅ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｉｚｉｎｇ　ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅ　ｓｕｉｔ—　ａｂｌｅ　ｇｅｌａｔｉｎ　ｔｉｍｅ　ｏｆ　ｐｒｅｐａｒｉｎｇ　ｓｔａｂｌｅ　ｓｏｌ　ａｎｄ　ｗｅｌｌ　ｇｅｌａｔｉｎ　ｗｅｒｅ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＴｉＯ２　ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ；ｓｏｌ～ｇｅｌ　ｍｅｔｈｏｄ；ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｉｚｉｎｇ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ；ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ