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双相钢温拉伸试验及微观组织研究3.1试验材料

来源:至德钢业 日期:2020-01-29 13:19:02 人气:374

  本文中的温单拉试验和盒形件温拉深试验所用材料均为宝钢生产的DP590/B340双相钢,是抗拉强度为590MPa级先进高强度钢,主要应用在汽车和航空领域。其化学成分如表所示。DP590双相钢的基本力学性能参数如表所示。双相钢的综合力学性能主要取决于马氏体在铁索体中的位置、马氏体体积分数、晶粒大小、马氏体相的形貌与分布。原始微观组织如图所示。从图可以看出,双相钢原始组织主要是在铁素体基体上均匀分布一定量的马氏体,铁素体在光镜中呈白色,基本为等轴状,马氏体为深灰色,分布在铁素体的晶界上.在图上,在扫描电镜下铁素体呈深色,晶粒尺寸约为6-8pm;在扫描电镜下马氏体呈亮白色,一般为板条状(一般当钢的含碳量小于0.3%时,钢的马氏体形态几乎全为板条马氏体),长度约在1~3微米.


一、温单拉试样及设备


1. 温单拉试样

    参照国家标准金属材料高温拉伸试验方法,双相钢板沿纵向取样,形状及尺寸采用统一的标准,其中标距长度为36mm,试样的变形宽度为9mm,厚度为1mm。双相钢板拉伸试样形状和尺寸如图所示,双相钢板试样实物图如图所示。利用数控线切割将板料按照图的形状和尺寸切割,试样切割完后用丙酮清洁表面油渍,然后用于温单拉试验。


2. 温单拉试验设备


    浙江至德钢业有限公司利用CMT5205微机控制电子万能试验机进行拉伸试验。CMT5205试验机主要应用于金属、非金属及复合材料的拉伸、压缩、弯曲,也可以增配相应附件完成剪切、剥离、撕裂、松弛、蠕变、往复、保载等力学性能试验。该万能试验机附带加热炉,可对0~900℃的试样进行拉伸试验。测量控制系统采用全数字化三闭环电路,具有变形速率、恒定试验力、恒定变形、恒定速度控制功能及自动调零、自动标定功能,并具有全程分辨率不变特点。加热采用三段式加热,温度误差为±1℃。计算机可以实时显示试验力一位移、试验力一时间、试验力一变形、应力一应变等曲线,并能自动编辑,还可以对试验曲线再分析。


3. 温单拉试验方案


    对双相钢板试样在不同变形温度和应变速率下进行单向拉伸试验,试样通过高温夹具加紧后置于加热炉内,加热速度为5℃/s,加热至预定温度后保温10min,然后在加热炉内进行拉伸试验,拉伸用量程为25mm引伸计,切换点为0.3,拉伸后的试样立即用水冷却,以保留变形后的组织。温拉伸前先将试验参数输入计算机,载荷、位移、温度、速度等变形条件由计算机系统自动控制,并采集载荷、位移等数据,然后通过计算得到真实应力和真实应变。双相钢板温单拉工艺参数条件如表所示。为研究双相钢板在温变形中微观组织动、静态转变过程,选用相对较低的拉伸速率和大范围的温度区间进行拉伸试验。


4. 试验结果


    对厚度为1.0mm的双相钢在同一变形速率不同变形温度条件下进行拉仲试验,拉伸后低温段(室温~500℃)试样如图所示。可以看出,从宏观拉伸来看,在低温段不同应变速率下,变化并不大,变形长度均在8mm左右,变形温度为500℃的试样变形长度稍长,达到11mm。从宏观来看,断口均为延性断裂。断裂可分为脆性断裂和延性断裂。延性断裂是在较大的塑性变形之后发生的断裂。它是由于裂纹的缓慢扩展而造成的,而这种裂纹扩展又起源于孔穴的形成和合并。从图中可观察到,双相钢拉伸试样的断口形式随着温度的升高,有着较大的变化。其温度变化分为两个部分:20℃~400℃和500℃。在200℃~400℃范围内,试样断口大部分沿45℃方向断裂,为典型的韧性断裂,和常温下的断裂形式相同;而当变形温度为500℃时,试样经过较大的塑性变形后才发生断裂,与20℃~400℃之间有明显的区别。

    

  同一温度、不同变形速率下双相钢拉伸后的试样如图所示。由图可以看出:


   a. 在一定的变形速率下,试样拉伸后的总长度随着温度的升高而增加,特别是在较高的温度下(如700℃),这种趋势更加明显。因此可以认为材料的塑性随着变形温度的增加而提高,变形抗力随着变形温度的上升而减小。


   b. 在一定的变形温度下,试样拉伸后的总长度随着变形速率的降低而增加,特别是在较高的温度条件下,这种现象更加明显。因此可以认为,变形速率越大,塑性越差,而且随着温度的升高,塑性对变形速率更加敏感。造成上述现象的原因是很复杂的,需要根据金相组织照片来进行分析。


4. 金相试样的制备


    一般来说,要想观察材料的微观组织,尤其是细小的板材件,必须将这些板材件做成金相试样,其优点主要有两点:第一,方便抛光腐蚀。一般的材料观察其微观组织,必须做抛光腐蚀处理,直接线切割好的试样太小,则在抛光腐蚀时不宣操作。而将试样镶嵌在圆柱状镶嵌料后,则方便拿捏,容易抛光腐蚀;第二,底面面积较大,平整光滑。若将直接线切割好的线切割试样放在显微镜下,由于底面积较小,不易放稳,因此不宜观察。但将试样镶嵌在圆柱状镶嵌料后,则底面积较大,在显微镜载物台上能平稳放置。


 金相镶嵌式样的主要制作方法如下:


 a.切割试样 


  首先选取要切割的试件取样。取样应选择合适的、有代表性的试样进行金相显微分析,同时也应在完好的别的部位取样,以便对比。


 b.磨制试样 


  金相试样的磨光目的主要有两个,一是使表面光滑平整,二是每道打磨工序必须除去前一道工序造成的变形层。


    选用牌号为240#、320#、600tt、800#、1000#五种砂纸,按牌号的从小到大,沙粒从粗到细,依次对金相试样进行打磨。磨制试样的最大注意点是一定要让磨制平面平整,不能出现角度、坡度。磨制时将砂纸平铺在平整桌面,稍用力将试样向前推磨,用力均匀平稳,试样退回时不能与砂纸接触,将这样的单程单向磨制反复进行,直至磨面上旧的磨痕被去掉,新的磨痕均匀一致。在这要注意的是,在调换下一号更细的砂纸时,应将试样上磨屑和沙粒清除干净,并转动900使新、旧磨痕垂直。


c. 试样抛光


  抛光的目的在于去除磨面上的细磨痕和形变扰动层,以获得光滑的镜面。

 

 将尼龙固定在抛光机的转盘上,启动电源,待抛光盘转速稳定后,将抛光液(抛光剂与水混合)滴注在转盘中央,然后将试样磨面均匀地压在旋转的抛光盘上.并沿盘的边缘到中心不断作径向往复运动。抛光完成标准为,其磨面应光亮无痕。抛光完成后将试样用水冲洗干净。


d.试样浸蚀


  经抛光后的试样若直接放在显微镜下观察,其组织组成的反光能力差别大于10%者才能明显区分开来,例如,钢中的非金属夹杂物、铸铁中的石墨等。否则只能看到一片亮光,无法辨别出各种组成物及其形态特征,必须使用浸蚀剂对试样表面进行处理,才能清楚地看到显微组织的真实情况。低碳钢较为常用的侵蚀剂为3%-40%的酸酒精溶液或4%苦味酸酒精溶液,双相钢浸蚀选用前者。


  浸蚀时将试样磨面浸入浸蚀剂中,经过多次检验,约10秒钟即可,浸蚀到试样磨面发暗,有凹凸感即可。如果浸蚀不足,可重复浸蚀。浸蚀完毕后,立即用清水冲洗,接着用酒精冲洗,最后用吹风机吹干。制成的试样即可在显微镜下观察。一旦侵蚀过度,试样需要重新抛光,严重的需要重新用砂纸打磨,再抛光。


本文标签:双相钢 

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