在鋼材檢測項目中,動態撕裂試驗是應用*為廣泛的韌性測試方法之一。管線鋼由于多服役于低溫、 大變形、 動態載荷環境條件, 所以其動態韌斷止裂性能就在其產品采購貿易中備受關注。 通過試驗,我們可以采用能量準則和斷口形貌準則進行材料韌性好壞的評定。因其測試結果與材料的微觀斷裂特征緊密相關聯,又能夠用于評定金屬材料抵抗裂紋迅速擴展的能力,所以動態撕裂試驗常被作為評價管線鋼這類鋼材的強制性驗收指標。
實驗設計思路
根據GB/T 5482-2007中的規定,對端部定位自動送樣的試驗機,試樣的長度公差建議為180mm±1mm,試樣缺口頂端至試樣端部的長度公差建議為 90 mm±1mm。我們的建議是講公差要求提高到90 mm±0.5 mm。之所以要對端部定位自動送樣試驗機用試樣的加工精度要求進行更為嚴格的規定,這是因為普通試樣缺口頂端至試樣端部的長度公差為 90 mm±1 mm,試驗時,如果采用端部定位進行自動送樣,缺口頂端至試樣端部的長度公差將會全部變為缺口頂端與沖擊刀刃中心線之間的偏差,造成不滿足缺口端部與沖擊刀刃中心線之間的偏差在±0.8 mm 之內的規定;同時我們還要考慮試樣端部可能存在的未完全清理干凈的毛刺、定位塊自身可能存在的定位誤差等因素,所以90 mm±0.5 mm更為合理。
參考GB/T 229-2020 《金屬材料 夏比擺錘沖擊試驗方法》對沖擊試驗的要求,我們在試驗中增加了對液體冷卻或加熱介質機械攪拌的要求“采用機械攪拌等方法讓介質進行循環以保證槽內溫度均勻”,增加了對氣體介質的要求“當使用氣體介質時,試樣與低溫裝置內表面以及試樣與試樣之間應保持足夠的距離,且試樣應至少保溫 30min”,增加了對中鉗隨試樣一道冷卻的要求“如果采用對中鉗手動送樣,試驗前應將對中鉗夾持部位與試樣一塊進行保溫”。
計算機分析測量法
因為需要計算機輔助測量剪切斷面率,所以我們提出了計算機分析測量法。大體方法就是,對于試樣斷口晶狀區與纖維區界面輪廓比較清晰、色差對比度比較大的,可使用圖像處理軟件輔助測量剪切斷面率,其通用過程一般為:先對試樣斷口進行拍照,然后基于圖像處理軟件中的色差識別功能,采用自動識別或人工手動識別的方法完成晶狀區面積的統計,進而計算得到試樣的剪切斷面率。采用圖像處理軟件的自動識別功能時,需要對軟件進行校準或者比對驗證,保證軟件的可靠性。
注:高質量拍攝斷口形貌是提高剪切斷面率測量精度的保證。為獲得高質量的斷口照片,一方面需要垂直放置試樣,利于拍照對焦;另一方面需要整好光照角度與亮度,以獲得清晰的晶狀區與纖維區界面輪廓。”
試驗具體步驟
1、試驗之前,把試樣浸沒在裝有冷卻或加熱介質的保溫槽篩板上,篩板離槽底至少 25 mm,試樣間距至少等于試樣厚度。采用機械攪拌等方法讓介質進行循環以保證槽內溫度均勻。介質的溫度與試驗溫度之差,應控制在±1 ℃范圍內,保溫時間根據試樣厚度按 1 min/mm 計算,但至少保溫 15 min。當使用氣體介質時,試樣與保溫裝置內表面以及試樣與試樣之間應保持足夠的距離需要,且保溫時間不少于30 min。
2、從保溫槽內取出試樣到沖斷,應在 10 s 內完成,如果超過 10 s 而未試驗,則應把試樣重新放回保溫槽內,至少再保溫 10 min。不得采用與試驗溫度明顯不同的夾具在缺口附近夾持試樣,如果采用對中鉗手動送樣,試驗前應將對中鉗夾持部位與試樣一塊進行保溫。
3、應緊貼支座放置試樣,并使沖擊刀刃中心線與缺口頂端對中,偏差在±0.8 mm 之內。
4、打斷試樣,記錄試驗溫度與動態撕裂能量值。
5、在每一試驗溫度下,至少試驗兩個試樣。
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