加工對金屬材料拉伸性能的影響初探

尚燦

（蘇州湖天電氣開發有限公司，江蘇 蘇州215008）

1 引言

金屬材料的拉伸性能是重要的力學性能之一，主要包括延伸率、斷面收縮率、屈服強度、抗拉強度等一系列特征參數。在進行金屬材料拉伸試樣的加工制備過程中，需要對取樣和加工等因素進行全面探究，以確保試驗結果的準確性和合理性。本文以Q235B與Q345B兩種鋼板作為基礎試驗材料，探討試樣取樣與加工對金屬材料拉伸性能產生的影響。

2 取樣對金屬材料拉伸性能的影響

2.1 取樣的方向

拉伸試樣制備的過程中，取樣方向一般有三個：45°方向、橫向和縱向。在金屬材料取樣的過程中，對于縱向取樣來說，一般可以采用平行壓制的方式，橫向取樣可以垂直于壓制方向進行。使用WAW-300B 萬能試驗機在室溫下進行拉伸試驗，結果表明，以上兩種鋼板在兩種取樣方向下，生成的拉伸值存在一定的差別。相比于屈服強度和抗拉強度，斷后延伸率差異最為顯著，主要體現在縱向和橫向取樣上。其中，Q235B橫向取樣延伸率差值達59%；Q345B橫向取樣延伸率差值達49%，嚴格地按照碳素結構鋼以及合金高強度結構鋼提供的技術標準進行分析，在按照45°方向取樣后得到的拉伸性能最佳，也就是說金屬材料在生產過程中，需要使用壓力性加工的方式形成有機的橫截面。在加工過程中有雜物和晶粒，沿著主變方向進行流動，產生一定的金屬纖維組織。在形變過程中，使得纖維組織產生一定的方向性，此時金屬材料的各項力學性能向不同的方向發展，發生一定的差異變化，會形成最終的產品結構。

2.2 取樣的位置

Q235B鋼板在取樣過程中，需要在鋼板腿寬以及腰高的三分之一處進行拉伸取樣。通常情況下需要采取十個樣本，在進行拉伸試驗過程中，圓鋼在直徑的四分之一處可以得到抗拉強度的位置中心。也就是說金屬材料在進行加工時，內部化學成分、加工變形等一系列的內在因素可能呈現不均勻分布的特點。尤其是在澆鑄模型的過程中，由于流速不同、位置不同和局部化學材料差異，材料具有一定程度的不均勻性，這時金相組織出現錯位，導致一些材料的力學性能顯現。尤其是在進行擠壓成型過程中，材料可能從模口脫落。在圓鋼拉伸試驗過程中，需要選取不同的直徑位置，然后再選擇不同的取樣位置，才能得到更佳的測試效果。圓鋼最佳的取樣位置位于和圓鋼表面相距1.25cm 的位置。槽鋼在進行拉伸試驗試樣制備的過程中，最佳取樣位置為腰高四分之一或腿寬的三分之一處[1]。

3 加工對金屬材料拉伸性能的影響

3.1 形狀

金屬材料在加工制作過程中，需要使用車、鉆、刨、磨等多種機械進行加工。為了保證材料符合相應的規范要求，需要對材料的真實使用性能進行檢測，避免材料在加工過程中發生加工硬化，從而影響材料的使用壽命。對于試樣的形狀而言，在進行開肩制樣過程中，需要將試樣兩端進行加持，然后采取有效的制樣方式，使用圓弧過渡進行連接。一般選擇十個樣本進行拉伸試驗，拉伸試驗的強度是不同的，開肩后的試樣屈服強度為377MPa。對于開肩試樣斷后的延伸率為24.5%，抗拉強度為541MPa。因此，日常金屬產品在檢驗過程中，取樣應該以直條形狀為主，對產品標準進行檢驗，以滿足開肩試驗的要求。

3.2 形狀公差

在進行形狀公差試驗過程中，必須要嚴格地按照施加拉伸力時產生的力學性能進行試驗，為了獲得這一測定結果，需要在平行長度范圍內對橫截面積尺寸進行截取和測算。考慮到標距范圍內形狀的變化，在進行采樣過程中，需要考慮到機床加工刀具產生的變化，保證在試樣呈現出均勻分布的狀態。試樣形狀公差是不容忽略的，在進行試驗過程中，形狀公差可能出現一端大、另一端小，兩端大、中間小，或者是中間大、兩端小的不同情況。其中，一端大、一端小的情況最為常見[2]。

3.3 開肩試樣的肩部過渡

在進行開肩式樣肩部過渡過程中，需要合理選擇試樣的加持方法，保證和圓弧過渡平行。通常情況下，在進行矩形橫截面積截取過程中，必須要按照國家規范要求使用0.1～3mm的薄板。如果進行加工時無法滿足要求，可能會出現屈服強度增加的現象。

4 結語

綜上所述，在進行金屬材料拉伸性能試驗過程中，要考慮試樣的取樣與加工對其產生的影響，應對取樣位置、形狀和尺寸公差等因素進行嚴格把控，提高試驗結果的準確性與合理性。