8高温拉伸实验-Gleeble.pdf

八、高温拉伸实验 一、 实验目的： 1. 熟悉 Q235 钢材料在高温拉伸作用下的变形和断裂过程； 2. 熟悉 Q235 钢材料的拉伸断裂断口特征； 3. 学会测定材料的高温拉伸力学性能指标的方法； 4. 掌握所使用的实验设备及仪器的操作规程，并了解其结构特点及工作原理。 二、 实验仪器材料： GLEEG-150D 热模拟试验机、Q235 圆形截面拉伸试样。 三、 实验原理： 高温拉伸试验通常是指温度恒定在 100～1100℃范围内,规定加载速率,受 载方式为单项的拉伸试验。温拉伸试验与常温拉伸相比,有许多相同的试验规律, 如试验方法与拉伸图形相似;也有不少有区别的地方,如他们各项数值所代表的 符号都不相同等.由于高温拉伸试验增加了一个温度参数,因此相应地有了温度 控制和温度测量的内容.同时对试验过程和试样夹持装置也提出了特殊要求,在 高温下有些力学性能指标会呈与室温不同的规律,如:超过一定的温度,碳钢的屈 服强度变得不明显,从而难以测定.各种冶金元素对强度的影响随温度的不同而 有所改变。 温度对材料力学性能的影响有： 1. 材料在高温下将发生蠕变现象（材料在恒定应力的持续作用下不断地发生 变形）。 2. 材料在高温下的强度与载荷作用的时间有关。载荷作用时间越长，引起变 形的抗力越小。 3. 材料在高温下不仅强度降低，而且塑性也降低。应变速率越低，作用时间 越长，塑性降低越显著，甚 至出现脆性断裂。 4. 与蠕变现象相伴随的还有高温应力松弛（恒定应变下，材料内部的应力随 时间降低的现象）。 温度和时间对断裂形式的影响为： 温度升高时，晶粒强度和晶界强度都要降低， 但由于晶界上原子排列不规 则，扩散容易通过晶界进行，因此，晶界强度下降较快见图 1。晶粒与晶界两者 强度相等的温度称为“等强温度”T 。当材料在T 以上工作时，材料的断裂方式 E E 由常见的穿晶断裂过渡到晶间断裂。 强度 强度 晶界 晶界 晶粒 晶粒 TE 温度 TE1 TE2 温度 (a) (b) 图1 温度和变形速率对金属断裂路径的影响 （a）等强温度T (b)变形速率对T 的影响 E E 材料的 T 不是固定不变的，变形速率对它有较大影响。因晶界强度对形变 E 速率敏感性要比晶粒大得多，因此 TE 随变形速度的增加而升高。 综上所述，材料在高温下的力学性能不能只简单地用常温下短时拉伸的应力 -应变曲线来评定。还必须考虑温度与时间两个因素。 高温拉伸试样如图 2 所示： 0.8 过渡 0 D 夹持 等直 图2 圆形截面拉伸试样 真应力-应变曲线可以完整反映材料受力-形的全过程.由图3 可以看出,材料真 应力 2 真应变存在着一个近似的幂指数关系,可以反映材料拉伸过程中的本构关 系.整个真应力-真应变曲线可以分为 3 个阶段:弹性阶段、均匀变形阶段、不均 匀变形阶段.弹性阶段可以得出材料的弹性模量.塑性变形的本构关系可以由后 2 个阶段获得.真应力-应变曲线有广泛的应用,例如分析事故原因;连铸中热轧 边裂的分析。 a P 断裂应力