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  在金屬材料拉伸試驗中，斷后伸長率是反映金屬材料塑性的一個重要指標，其值越大，表示金屬材料的塑性越好。在實際的室溫拉伸試驗中，某些塑性指標富余量較小的拉伸試樣未斷裂在引伸計標距的中部而產生斷裂位置偏移的現象非常普遍，而在此狀態下機器自動測量斷后伸長率所產生的誤差很大。此時，需要采用其他方式測量斷后伸長率，如手工測量（包括移位法測量）或重新進行試樣加工再試驗等。而上述做法使得拉伸試驗的工作繁瑣復雜，大大降低了檢驗效率。

      在目前的鋼鐵試驗室拉伸試驗斷后伸長率的檢驗工作中，大多數試驗室采取機器測量斷后伸長率的方式，但因斷后位置不在標距中部而得到的斷后伸長率誤差通常較大。因機器測量誤差導致斷后伸長率未達到用戶需求，產品被判廢，極大地影響了鋼廠的鋼卷成材率。GB/T 228.1—2010《金屬材料 拉伸試驗 第1部分：室溫試驗方法》中對拉伸試驗斷后伸長率有以下描述：“原則上，斷裂發生在引伸計標距Le以內方為有效，但斷后伸長率等于或大于規定值，不管斷裂位置處于何處均為有效”。在高強鋼的拉伸試驗中，當引伸計標距Le和試樣平行長度Lc相差過大時，試樣斷裂位置在引伸計標距Le外且斷后伸長率未達到規定值的概率極大。GB/T 228.1—2010中沒有對試樣斷偏后處理方法及機器測量結果修正方法的相關描述。一些學者提出用最大力總延伸率代替斷后伸長率，但在高強鋼拉伸試驗的實際實施過程中，其結果并不理想。為了分析采用機器測量和手工測量兩種方法獲得斷后伸長率的結果差異，來自寶鋼湛江鋼鐵有限公司制造管理部、廣東(東莞)材料基因高等理工研究院和中國核動力研究設計院反應堆燃料及材料重點實驗室的盧美嬌、李榮鋒、呂超、歷妍四位研究人員設計了以下試驗，以分析兩者的結果差異，并提出了機器測量斷后伸長率的修正方式。通過驗證，證實了修正方式的合理性，并對GB/T 228.1—2010修訂提出了相應建議。

1試樣制備及試驗方法

1.1試樣制備

     由于BW300TP耐磨鋼在進行拉伸試驗時，試樣斷偏現象較為常見，斷后伸長率的機器測量值和手工測量值存在明顯差異，所以試驗材料選定為BW300TP耐磨鋼板。選取某鋼鐵廠生產的厚度為3.5~4.0mm的BW300TP耐磨鋼板，按照GB/T 228.1—2010的試樣制備方法，制備出批量平行長度為75mm，原始寬度為25mm，標距為50mm的縱向矩形截面P14拉伸試樣。

1.2試驗設備

      試驗采用試驗室配備的電子式拉伸試驗機，力值測量范圍為0~600kN，測量精度為0.5級。引伸計采用接觸式全自動縱向引伸計，測量范圍為0~200mm，測量精度為1級。游標卡尺的量程為0~150mm，允許誤差為±0.02mm。

1.3試驗方法

     試驗前先用打點機在拉伸試樣平行段內標記出間隔為5mm的一系列標記點，應保證標記點不會造成引起試樣過早斷裂的缺陷。將標記好標記點的拉伸試樣按照GB/T 228.1—2010的方法B在拉伸試驗機上拉伸至斷裂，試樣的引伸計標距Le和原始標距L0均為50mm。試驗結束后，取下斷樣，將試樣斷口對接在一起，且保證其軸線位于同一直線上，然后用游標卡尺手工測量斷后標距，計算得到手工測量的斷后伸長率，記為Amauaul。拉伸試驗機直接輸出的斷后伸長率為機器測量的斷后伸長率，記為Aauto。

2試驗結果及討論

      從上述試驗結果中隨機選取20組數據，比對采用機器測量和手工測量方法獲得BW300TP耐磨鋼拉伸試驗斷后伸長率見表1。

表1 兩種方法測得的斷后伸長率

      由表1可知，機器測量的斷后伸長率Aauto和手工測量的斷后伸長率Amauaul的差值均為負值，也就是說手工測量的斷后伸長率Amauaul均大于機器測量的斷后伸長率Aauto。產生這種差異的主要原因是這兩種測量方法存在明顯的不同。

      機器測量斷后伸長率時，接觸式引伸計選取的原始標距是固定的，試驗完畢后，引伸計不會根據試樣的斷裂位置去調整并選擇合適的斷后標距。而在實際BW300TP耐磨鋼板的拉伸試驗中，絕大多數試樣均不斷裂在引伸計標距的中間位置，此時，由于試樣斷裂位置的偏移，引伸計所測量出來的原始標距的伸長量ΔL就會偏小。機器測量和手工測量的斷后標距Lu如圖1所示。

圖1 斷后標距不同測量方法示意圖

      手工測量斷后伸長率時，由于在試樣平行長度內的標記點是套疊的，無論試樣斷裂在平行段范圍內的何處，都可以根據斷裂位置手工調整選擇合適的斷后標距，從而測量出試樣在標距范圍內最大的原始標距伸長量ΔL。手工測量的斷后伸長率能更真實地反映出材料的斷后伸長率。因此，在BW300TP耐磨鋼板的拉伸試驗中，手工測量方法得到的斷后伸長率通常會大于機器測量的斷后伸長率。

     在日常BW300TP耐磨鋼拉伸試樣加工時，可在滿足標準前提下，通過縮短平行長度來減小由于試樣斷裂位置偏移而造成的機器測量斷后伸長率的偏差，改善和提高機器測量方式獲得該材料斷后伸長率的準確性。

3補償關系研究

     采用機器測量和手工測量方式獲得的BW300TP耐磨鋼板的斷后伸長率差異是客觀存在的，而在試驗室日常斷后伸長率檢驗工作中，直接以機器測量得出結果是不嚴謹的，若采用手工測量得出結果，其工作量巨大且繁瑣。為了提高BW300TP耐磨鋼板斷后伸長率測量的準確性和工作效率，盧美嬌、李榮鋒等研究人員對機器測量和手工測量結果的補償進行了研究。

      為獲得機器測量斷后伸長率和手工測量斷后伸長率之間的補償關系，需要對大量的試驗數據進行統計分析，研究人員所在試驗室積累了大量的試驗數據。對該數據進行線性擬合分析，得到了BW300TP耐磨鋼板手工測量斷后伸長率和機器測量斷后伸長率的擬合曲線，如圖2所示。

圖2 手工測量斷后伸長率與機器測量斷后伸長率的擬合關系圖

      由圖2可知，BW300TP耐磨鋼板的手工測量的斷后伸長率與機器測量的斷后伸長率有較明顯的線性關系。通過擬合分析，得到兩種斷后伸長率之間的擬合表達式為

式中：x為機器測量的斷后伸長率；y為手工測量的斷后伸長率（即修正值）。

4修正方式驗證

     取同等加工條件下的20根拉伸試樣，編號為Y1~Y20，對其進行拉伸試驗。通過比對手工測量值Amauaul和按照式（1）計算得到的修正值Acount及兩者的差值，來驗證式(1)的合理性，結果見表2。

表2斷后伸長率的修正值和手工測量值

     由表2可知，20根驗證試樣的手工測量平均值為19.56%，修正平均值為19.46%。試樣Y3的差值最大，為1.74%，試樣Y10的最差值小，為0.14%。20根驗證試樣的差值均小于±2%，滿足標準中高強鋼再現性相對誤差小于±13.3%的要求，即絕對誤差小于2.60%的要求。

5結論及建議

     通過對比BW300TP耐磨鋼板機器測量的斷后伸長率和手工測量的斷后伸長率，證實了機器測量的斷后伸長率小于手工測量的斷后伸長率，而手工測量的斷后伸長率能夠更真實地反映BW300TP耐磨鋼板的斷后伸長率。可以通過關系式y=0.8505x+5.1838可對機器測量的斷后伸長率進行修正。

     由于高強鋼拉伸試樣斷裂的位置是未知且無規律的，所以在進行試樣加工的時候，可以在滿足標準的前提下，適當縮短平行長度，試樣加工時要確保試樣的加工精度和表面粗糙度，以降低由試樣斷裂位置偏移而造成的機器測量的斷后伸長率的偏差。

      基于以上試驗及分析，提出以下對GB/T 228.1—2010的修訂建議。

     (1) 試樣平行長度的修訂建議

      P7帶頭試樣的平行長度最小值修改為60mm。

      取消附錄D中矩形截面非比例試樣平行長度

的規定，只保留試樣平行長度不應小于L0+1/2b0，仲裁時，平行長度為Lc=L0+2b0的相關規定。

     (2) 增加機器測量斷后伸長率補償方法的建議

     GB/T 228.1—2010中，未提及對機器測量斷后伸長率的補償和修正的方法。建議開展多試驗室間的驗證試驗，增加不同試驗材料對機器測量斷后伸長率的修正方法及修正公式。