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嘉峪檢測網 2018-10-31 15:45
傳統拉伸試驗的局限性
傳統的拉伸試驗可得到試樣的彈性模量、屈服強度、抗拉強度、應變硬化指數等,但需要破壞被測材料制作標準試樣。當被測的塊體材料體積很小,試樣取樣困難時,常規的拉伸試驗無法測得微區材料的力學性能,也難以精確地描述材料力學性能不均勻性的影響。
拉伸試驗由于儀器使用環境以及試樣制作方面的限制,也不便于實現現場的實時在線檢測。
材料微區力學性能常用測試方法
目前,材料微區力學性能的測試方法有硬度測量法、微拉伸試驗、微沖壓試驗、小試樣與有限元結合法、壓痕測試等。
材料微區力學性能測試設備
1. 傳統儀器的缺陷
應用于宏觀尺度的壓痕測試儀器對測試環境要求比較低。對于球形壓頭,壓頭直徑可以達到1~2mm,測試結果受試樣表面狀況影響較小,此類設備實現商業化的較少,主要用于實驗室研究。但是這些設備要么測試功能單一,要么體積龐大,不易現場使用。
2. AIS壓痕系統
韓國的AIS系列壓痕測試儀是目前已知的最小型的宏觀壓痕測試裝置,將其用于測試API X80鋼攪拌摩擦焊焊接接頭微區性能,所得結果見圖2。與傳統的拉伸試驗相比,AIS測試的結果誤差為±5%。
試驗
1. 試驗過程
隨機選取了日常檢驗的金屬材料試樣22個,分別進行拉伸測試、壓痕微區力學性能測試,壓痕力學性能試樣為塊狀,一般為50mmX50mm,壓痕試驗用試樣要求表面平整,然后,對壓痕試樣采用1200目砂紙對樣品表面進行打磨,再次進行壓痕微區力學性能測試,結果見表1。
2. 標準
拉伸試驗按照GB/T228.1-2010 《金屬材料 拉伸試驗 第1部分:室溫試驗方法》進行,壓痕試驗按照ISO/TR 29381:2008執行。
表1. 抗拉強度的常規力學測試和壓痕測試結果表
討論
從表1的試驗結果可以看出,傳統拉伸試驗的檢測結果符合所檢材料標準的要求的規定,而壓痕微區測定力學性能的抗拉強度值也符合所檢樣品的標準要求, 從這點上來說,兩種檢測方法所檢驗金屬材料的抗拉強度均符合要求,壓痕微區的力學測定方法也可以用于力學性能的檢測。
另外, 壓痕微區力學性能的檢測只需要硬度試樣尺寸大小的樣品, 一般50mmX50mm即可,而傳統拉伸試樣需要準備的大尺寸的試坯,一般為A4紙大小,還要考慮到樣品檢測有可能失效,保證可供加工2~3個試樣的樣坯, 同時還要保存留樣待查,機加工量大,時間長,對成品的破壞量大。
微區力學性能檢測完成以后, 還可以用于化學成分的光譜分析以及硬度檢驗,測試樣可以直接作為留樣保存。因此微區壓痕力學性能的檢測為現場力學性能的檢測奠定了基礎,提供了可能。
對比打磨前后的壓痕微區力學性能試驗結果可以看出, 對于直接從原材料上割切的樣品, 壓痕微區表面是否進行處理, 如打磨等,對抗拉強度的檢測結果的影響不是很大,均在標準要求的允許誤差范圍之內。
如果發現測試結果不符合標準要求,可以增加試樣表面的打磨工序, 提高試驗結果的準確性。對現場快速檢測來說, 省一道工序, 就可以節省時間,提高效能。
結論
1. 金屬材料壓痕微區力學性能試驗的抗拉強度與拉伸試驗的抗拉強度,均符合相關標準技術要求,壓痕微區力學性能測試可用于金屬材料力學性能的快速檢測。
2. 材料的表面狀態對金屬材料壓痕微區力學性能試驗結果影響不大,在實際試驗中可以不對樣品表面進行處理,從而提高檢測的效率。
來源:AnyTesting