一種用於金屬材料彎曲試驗的試樣的製作方法

2023-06-01 02:02:21

專利名稱：一種用於金屬材料彎曲試驗的試樣的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及冶金行業的檢測領域，更具體地說，涉及一種用於金屬材
料彎曲試驗的試樣，該試樣特別適合在含V、 Nb和Ti的微合金鋼連鑄過程表面 裂紋產生機理研究中用於金屬材料的熱彎曲試驗。
背景技術：
微合金鋼的連鑄工藝過程具有一定的難度。連鑄時連鑄坯容易在振痕根部 、鑄坯角部以及表面出現裂紋。通常認為低碳低合金鋼或微合金化鋼在低溫奧 氏體到奧氏體-鐵素體雙相區這一溫度區間，沿原奧氏體晶界會出現大量析出物， 連鑄坯在此溫度範圍(800-950°C)在弧形連鑄機上進行矯直，矯直力的作用下， 使微合金鋼對表面裂紋非常敏感，易在連鑄過程中，鑄坯表面出現裂紋。
為了有效地模擬含V、 Nb和Ti微合金鋼連鑄過程中，外在機械應力作用下， 連鑄坯表面裂紋產生的機理，就需要進行熱彎曲試驗，即在將試樣加熱到預定 溫度的狀態下對其進行彎曲試驗。
在國家標準GB/T232-1999中，公開了目前普遍採用的金屬材料彎曲試驗方 法，該方法包括首先，利用支輥式彎曲裝置、V形模具式彎曲裝置(見圖l) 、虎鉗式彎曲裝置或翻板式彎曲裝置，將試樣預彎曲至兩臂成預定角度；然後， 利用包括兩平行壓板的壓板式彎曲裝置(見圖2)，將試樣彎曲至兩臂相互平行 且相距預定距離；最後，將試樣進一步彎曲至兩臂直接接觸。
然而，上述彎曲試驗方法的缺陷在於，其需要至少兩步試驗程序，即先將 試樣預彎曲至兩臂成預定角度，之後再彎曲至兩臂相互平行且相距預定距離或 者進一步彎曲至兩臂直接接觸，而且相應地，該方法還需要至少兩種試驗設備， 即支輥式、V形模具式、虎鉗式或翻板式彎曲裝置中的任一種以及壓板式彎曲裝置，因此可以看出，上述彎曲試驗方法的試驗程序和試驗設備都較為複雜和 繁瑣。
此外，上述彎曲試驗方法並不適合於熱彎曲試驗。因為上述方法是在室溫 下進行的，而熱彎曲試驗必須在加熱狀態下進行，也就是說如果想利用上述試 驗設備進行熱彎曲試驗，就必須將用於實施彎曲的至少兩個彎曲裝置都設置在 熱模擬試驗機的加熱器腔內，但是上述彎曲試驗方法中所用的彎曲裝置不僅結 構複雜，而且尺寸較大，因此想要將其設置於加熱腔內顯然不太現實，而且即 使能夠實現將彎曲裝置設置於加熱腔內，也無法保證試樣在加熱過程中能夠均 勻受熱，因此會對試驗數據的準確性產生一定影響。

實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種用於金屬材料彎曲試驗的試樣，該試樣僅利 用簡單的彎曲裝置、通過簡單的試驗程序即可實施彎曲試驗，並且特別適合用 於金屬材料的熱彎曲試驗。
根據本實用新型的用於金屬材料彎曲試驗的試樣為在厚度方向的不同位置 截取的各縱截面均為相同的多邊形的塊體，所述多邊形包括第一邊、第二邊、 第三邊、第四邊、第五邊、第六邊以及第七邊，其中，所述第一邊的一端、第 六邊、第二邊、第四邊、第五邊、第三邊、第七邊、以及第一邊的另一端依次 相連，所述第一邊平行於試樣受壓的方向，所述第二邊和第三邊分別垂直於第 一邊，第六邊與第一邊所形成的內夾角以及第七邊與第一邊所形成的內夾角均
為鈍角，第四邊與第五邊所形成的內夾角大於180。。
本實用新型提供的用於金屬材料彎曲試驗的試樣的有益效果在於，由於試 樣被直接形成為近似V形的形狀，所以當進行彎曲試驗時，可以直接將該試樣 置於兩個壓頭之間進行彎曲，因為試樣本身已為近似V形的形狀，因此當受壓 時，試樣必將沿著V形的趨勢彎曲。因而，本實用新型提供的試樣使得金屬材 料的彎曲試驗僅利用試驗機本身帶有的一對壓頭、經過一步試驗程序即可完成，
5因此大大簡化了試驗程序以及試驗設備。此外，當採用本實用新型提供的試樣 進行金屬材料的熱彎曲試驗時，只需熱模擬試驗機的加熱腔內配置的兩個壓頭 即可實施試驗，而無需外加任何部件或設備，因此不僅試驗設備簡單，而且由 於試樣可均勻受熱，因此能夠保證試驗數據的準確性。


圖1為表示現有的V形模具式彎曲裝置的結構示意圖2為表示現有的包括兩平行壓板的壓板式彎曲裝置的結構示意圖;
圖3為根據本實用新型一種實施方式的試樣的結構示意圖4為圖3中C向的側視圖5為根據本實用新型另一種實施方式的試樣的結構示意圖； 圖6為圖5中D向的側視圖；以及
圖7為表示將本實用新型提供的試樣置於兩壓頭之間的狀態示意圖。
具體實施方式
下面，結合附圖，對本實用新型進行詳細地描述。
如圖3所示，根據本實用新型一種實施方式的用於金屬材料彎曲試驗的試 樣為在其厚度方向(即垂直於圖3紙面的方向)的不同位置截取的各縱截面均 為相同的多邊形的塊體，所述多邊形包括第一邊al、第二邊a2、第三邊a3、第 四邊a4、第五邊a5、第六邊a6以及第七邊a7。其中，所述第一邊al的一端、 第六邊a6、第二邊a2、第四邊a4、第五邊a5、第三邊a3、第七邊a7、以及第 一邊al的另一端依次相連，所述第一邊al平行於試樣受壓的方向，所述第二邊 a2和第三邊a3分別垂直於第一邊al ，第六邊a6與第一邊al所形成的內夾角以 及第七邊a7與第一邊al所形成的內夾角均為鈍角，第四邊a4與第五邊a5所形 成的內夾角大於180° 。
由於所述多邊形試樣的第四邊與第五邊所形成的內夾角大於180° ，且第六
6邊a6與第一邊al所形成的內夾角以及第七邊a7與第一邊al所形成的內夾角均 為鈍角，也就是說，試樣被直接形成為近似V形的形狀，所以當進行彎曲試驗 時，只需直接將該試樣置於兩壓頭之間進行彎曲，因為試樣本身已為近似V形 的形狀，因此當受壓時，試樣必將沿著V形的趨勢彎曲，也就是說試樣的這種 形狀為其彎曲限定了彎曲趨勢和彎曲方向。因而，當進行金屬材料的彎曲試驗 時，採用本實用新型提供的這種試樣，可以僅利用一種簡單的彎曲裝置(如兩 個壓頭)、經過一步試驗程序即可完成，因此大大簡化了試驗程序以及試驗設備。
此外，當採用本實用新型提供的試樣進行金屬材料的熱彎曲試驗時，只需 熱模擬試驗機的加熱腔內本身配置有的兩個壓頭即可實施熱彎曲試驗，而無需 外加任何部件或設備，因此不僅試驗設備簡單，而且由於試樣可均勻受熱，因 此能夠保證試驗數據的準確性。
優選情況下，所述第四邊a4與第五邊a5的連接點A位於第二邊a2和第三 邊a3之間距離的中點處，並且所述多邊形相對於從該連接點A向第一邊al所 作的垂線對稱。也就是說，使所述試樣的近似成V形的兩個臂儘量對稱，這樣 在試驗過程中，當壓頭向所述試樣施加壓力以使其彎曲時，可以保證試樣各部 分能夠均勻受力，從而實現穩定的彎曲。
優選情況下，在進行試樣的製作加工時，對所述第四邊a4與第五邊a5的連 接點A處進行倒圓角，圓角半徑可以根據需要而定，例如通常可以為2 —5mm。 這樣作的目的是因為如果連接點A處是尖的，那麼在試驗過程中當壓頭對試樣 施加壓力時，容易引起試樣的與該連接點A相對的平面、即第一邊al所在的面 出現裂紋，而進行熱彎曲試驗的目的是要觀察試樣的第一邊al所在的面因高溫 引起的內部組織變化而產生裂紋的情況，所以如果連接點A是尖的，則會影響 試驗結果的準確性，因此試樣的連接點A處形成為圓角將有利於減小其他幹擾 因素對於試驗結果的影響。
所述試樣可以根據具體情況製成所需的尺寸。通常在試樣的寬度方向上，
7所述連接點A與第一邊al之間的距離I可以佔所述第二邊a2與第四邊a4的連 接點E與第一邊al之間的距離W的5X—32X。例如，作為所述試樣最窄的部 位，所述連接點A與第一邊al之間的距離I可以為2—8mm;作為所述試樣最 寬的部位，所述第二邊a2的所述另一端與第一邊al之間的距離W可以為25 — 40mm。
優選情況下，對於試樣寬度方向上的尺寸，應當保證所述第二邊a2與第六 邊a6的連接點B與第一邊al之間的距離S大於所述連接點A與第一邊al之間 的距離I。更優選地，所述連接點B與第一邊al之間的距離S大於等於所述連 接點A與第一邊al之間的距離I的1.5倍。因為這樣可以減少或者避免彎曲試 驗過程中壓頭對試樣施加壓力時，試樣的最窄部位(即連接點A處)的壓縮， 從而使得試樣在彎曲過程中只產生彎曲力矩，以被彎曲，而不是被壓縮。例如， 所述第二邊a2與第六邊a6的連接點B與第一邊al之間的距離S可以為8 — 20mm 0
在試樣的長度方向上，所述第一邊al的長度K可以佔所述第二邊a2和第 三邊a3之間的距離L的16%—90%。例如，所述第一邊al的長度K可以為20 一70mm，所述第二邊a2和第三邊a3之間的距離L可以為80—120mm。而所述 試樣的厚度H通常可以為8—20mm，所述試樣從圖3中C向看的側視圖如圖4 所示。
此外，優選情況下，如圖5和圖6所示，為了保證所述試樣在兩壓頭之間 具有穩定的夾持狀態，不會在壓頭向試樣施加壓力時出現試樣移動或偏轉移位 的現象，可以在試樣的所述第二邊a2和第三邊a3所在的面上分別形成凸起1， 同時在相應的壓頭上形成對應的凹槽，通過凸起與凹槽的配合，可以防止被夾 持在兩壓頭之間的試樣在承受壓頭所施加的壓力時出現移動或偏轉移位等現 象，從而能夠對試樣實現穩定的夾持定位。
圖7表示出本實用新型提供的試樣被置於兩壓頭之間的狀態。當進行彎曲 試驗時，所述試樣就如圖所示被兩壓頭夾在中間，隨著壓頭向試樣施加壓力，所述試樣被逐漸彎曲，從而可以根據在不同溫度(例如750'C —U5(TC)，不同 彎曲角度(例如0° —60° )，以及不同等溫時間(例如0—120min)下所測得 的試樣的第一邊al所在的面出現裂紋的初始彎曲角度，來為找出最合適的連鑄 工藝提供技術參考。
權利要求1.一種用於金屬材料彎曲試驗的試樣，所述試樣為在厚度方向的不同位置截取的各縱截面均為相同的多邊形的塊體，其特徵在於，所述多邊形包括第一邊(a1)、第二邊(a2)、第三邊(a3)、第四邊(a4)、第五邊(a5)、第六邊(a6)以及第七邊(a7)，其中，所述第一邊(a1)的一端、第六邊(a6)、第二邊(a2)、第四邊(a4)、第五邊(a5)、第三邊(a3)、第七邊(a7)、以及第一邊(a1)的另一端依次相連，所述第一邊(a1)平行於試樣受壓的方向，所述第二邊(a2)和第三邊(a3)分別垂直於第一邊(a1)，第六邊(a6)與第一邊(a1)所形成的內夾角以及第七邊(a7)與第一邊(a1)所形成的內夾角均為鈍角，第四邊(a4)與第五邊(a5)所形成的內夾角大於180°。
2. 根據權利要求l所述的用於金屬材料彎曲試驗的試樣，其特徵在於，所 述第四邊(a4)與第五邊U5)的連接點(A)位於第二邊U2)和第三邊(a3) 之間距離的中點處，並且所述多邊形相對於從該連接點(A)向第一邊(al)所 作的垂線對稱。
3. 根據權利要求2所述的用於金屬材料彎曲試驗的試樣，其特徵在於，所 述連接點(A)處為倒圓角。
4. 根據權利要求3所述的用於金屬材料彎曲試驗的試樣，其特徵在於，所 述試樣的所述第二邊(a2)和第三邊(a3)所在的面上分別形成有凸起(1)。
5. 根據權利要求4所述的用於金屬材料彎曲試驗的試樣，其特徵在於，所 述連接點(A)與第一邊(al)之間的距離(I)佔所述第二邊(a2)與第四邊(a4)的連接點(E)與第一邊(al)之間的距離(W)的5。％—32%。
6. 根據權利要求5所述的用於金屬材料彎曲試驗的試樣，其特徵在於，所 述第二邊(a2)與第六邊(a6)的連接點(B)與第一邊(al)之間的距離(S) 大於所述連接點(A)與第一邊(al)之間的距離(1)。
7. 根據權利要求6所述的用於金屬材料彎曲試驗的試樣，其特徵在於，所 述連接點(B)與第一邊(al)之間的距離(S)大於等於所述連接點(A)與第 一邊(al)之間的距離(I)的1.5倍。
8. 根據權利要求4所述的用於金屬材料彎曲試驗的試樣，其特徵在於，所 述第一邊(al)的長度(K)佔所述第二邊(a2)和第三邊(a3)之間的距離(L) 的16%—90%。
9. 根據權利要求4所述的用於金屬材料彎曲試驗的試樣，其特徵在於，所 述試樣的厚度(H)為8—20mm。
10. 根據權利要求4所述的用於金屬材料彎曲試驗的試樣，其特徵在於， 所述連接點(A)處倒圓角的圓角半徑為2 — 5mm。
專利摘要一種用於金屬材料彎曲試驗的試樣。所述試樣為在厚度方向的不同位置截取的各縱截面均為相同的多邊形的塊體，該多邊形包括第一邊、第二邊、第三邊、第四邊、第五邊、第六邊及第七邊。其中第一邊的一端、第六邊、第二邊、第四邊、第五邊、第三邊、第七邊及第一邊的另一端依次相連，第一邊平行於試樣受壓的方向，第二邊和第三邊分別垂直於第一邊，第六邊與第一邊所形成的內夾角及第七邊與第一邊所形成的內夾角均為鈍角，第四邊與第五邊所形成的內夾角大於180°。所述試樣使得金屬材料的熱彎曲試驗僅利用原有試驗機中的壓頭，無需外加任何部件即可完成，因此大大簡化了試驗設備，而且由於可使試樣均勻受熱，因此可以保證試驗數據的準確性。
文檔編號G01N3/00GK201355331SQ200820137230
公開日2009年12月2日 申請日期2008年9月24日 優先權日2008年9月24日
發明者明 劉, 楊雄飛, 韋青峰 申請人:攀鋼集團研究院有限公司;攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司