力-位移法拉伸試驗(yàn)和配置引伸計(jì)拉伸試驗(yàn)測(cè)試盤卷螺紋鋼的屈服強(qiáng)度

許家寶

(陽春新鋼鐵有限責(zé)任公司,陽春 529600)

近年來，國(guó)內(nèi)已全面普及使用400 MPa(屈服強(qiáng)度)級(jí)鋼筋，并推廣使用500 MPa級(jí)及以上高強(qiáng)度鋼筋。HRB400E鋼筋是具有抗震作用的400 MPa級(jí)鋼筋，比普通鋼筋的延展性更好，具有足夠的塑性變形能力，在地震時(shí)滿足抗震需求[1]。在測(cè)試HRB400E盤卷螺紋鋼的屈服強(qiáng)度時(shí)，普遍存在屈服平臺(tái)不明顯或無屈服平臺(tái)的情況，因此筆者分析了力-位移法拉伸試驗(yàn)和配置引伸計(jì)拉伸試驗(yàn)測(cè)試盤卷螺紋鋼屈服強(qiáng)度結(jié)果的差異性，為準(zhǔn)確測(cè)量其屈服強(qiáng)度提供了必要的數(shù)據(jù)支撐。

1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為6 mm(直徑)的HRB400E盤卷螺紋鋼，用兩種方法取樣并進(jìn)行屈服強(qiáng)度測(cè)試，測(cè)試均采用同一臺(tái)設(shè)備，且均在橫梁位移速率控制的條件下進(jìn)行[2]。

1.1 測(cè)試方法一

在鋼筋同一批次同一圈位置，取長(zhǎng)度為1 m的試樣，并從中間截取2根標(biāo)準(zhǔn)試樣為一組，10組試樣屈服強(qiáng)度的測(cè)試結(jié)果如表1所示。

表1 10組試樣屈服強(qiáng)度的測(cè)試結(jié)果(方法一) MPa

1.2 測(cè)試方法二

在鋼筋同一批次鄰圈位置，取長(zhǎng)度為標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的試樣左右各一根為1組，10組試樣屈服強(qiáng)度的測(cè)試結(jié)果如表2所示。

表2 10組試樣屈服強(qiáng)度的測(cè)試結(jié)果(方法二) MPa

從表1,2可以看出：方法一測(cè)試同組試樣屈服強(qiáng)度的最大差值為11 MPa,最小差值為1 MPa，平均差值為5 MPa，且10組結(jié)果差值較為接近；方法二測(cè)試同組試樣屈服強(qiáng)度的最大差值為48 MPa，最小差值為11 MPa，平均差值為26 MPa，10組結(jié)果差值差異較大。因此，采用方法一取樣進(jìn)行力-位移法拉伸試驗(yàn)和配置引伸計(jì)拉伸試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)結(jié)果

分別采用力-位移法拉伸試驗(yàn)和配置引伸計(jì)拉伸試驗(yàn)對(duì)試樣進(jìn)行屈服強(qiáng)度測(cè)試，其中引伸計(jì)上下刀口中點(diǎn)接觸試樣的縱肋位置，結(jié)果如圖1所示。從圖1可以看出：力-位移法拉伸試驗(yàn)和配置引伸計(jì)拉伸試驗(yàn)的數(shù)據(jù)趨勢(shì)均較平穩(wěn)，但力-位移法拉伸試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果整體偏大，兩種試驗(yàn)方法測(cè)試結(jié)果的最大差值為47 MPa，最小差值為3 MPa，平均差值為31 MPa。

圖1 力-位移法拉伸試驗(yàn)和配置引伸計(jì)拉伸試驗(yàn)(接觸試樣縱肋位置)的屈服強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果

分別采用力-位移法拉伸試驗(yàn)和配置引伸計(jì)拉伸試驗(yàn)對(duì)試樣進(jìn)行屈服強(qiáng)度測(cè)試，其中引伸計(jì)上下刀口中點(diǎn)接觸試樣的橫肋間位置，結(jié)果如圖2所示。從圖2可以看出：力-位移法拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)趨勢(shì)平穩(wěn)；配置引伸計(jì)拉伸試驗(yàn)結(jié)果除最低值397 MPa外，其他9組數(shù)據(jù)較為接近，但力-位移法拉伸試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果整體偏大，兩種試驗(yàn)方法測(cè)試結(jié)果的最大差值為60 MPa，最小差值為25 MPa，平均差值為37 MPa。

圖2 力-位移法拉伸試驗(yàn)和配置引伸計(jì)拉伸試驗(yàn)(接觸試樣橫肋間位置)的屈服強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果

綜合上述結(jié)果可知：相比于引伸計(jì)上下刀口中點(diǎn)接觸試樣的橫肋間位置，引伸計(jì)刀口中點(diǎn)接觸試樣的縱肋位置所測(cè)得的結(jié)果更接近力-位移法拉伸試驗(yàn)所測(cè)得的結(jié)果，平均值的絕對(duì)偏差更??；操作過程中更容易固定夾緊試樣。因此配置引伸計(jì)拉伸試驗(yàn)中,采用刀口中點(diǎn)接觸試樣的縱肋位置方法進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果更為準(zhǔn)確。

3 綜合分析

對(duì)配置引伸計(jì)拉伸試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)較大偏差的試樣進(jìn)行金相檢驗(yàn)和化學(xué)成分分析，結(jié)果均無明顯差異，所以造成屈服強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果偏差大的原因主要還是試樣本身及試驗(yàn)方法不同，與試樣的化學(xué)成分和內(nèi)部組織無關(guān)。

該盤卷螺紋鋼在拉伸試驗(yàn)過程中屈服臺(tái)階不明顯，在力-位移法拉伸試驗(yàn)過程中，試驗(yàn)機(jī)處理程序在選取下屈服點(diǎn)時(shí)選擇了上下屈服平臺(tái)較明顯的區(qū)域，而不是選取試樣不計(jì)初始瞬時(shí)效應(yīng)時(shí)的最低應(yīng)力。雖然非比例應(yīng)力與屈服強(qiáng)度都是反映材料彈性階段與塑性階段的過渡狀態(tài)指標(biāo)，但兩者有著本質(zhì)不同，屈服是材料固有的性能，而非比例應(yīng)力是由人為規(guī)定條件計(jì)算得到的結(jié)果，在材料沒有明顯的屈服點(diǎn)時(shí)才需計(jì)算其非比例應(yīng)力，因此，使用引伸計(jì)拉伸比力-位移法拉伸試驗(yàn)測(cè)得的屈服強(qiáng)度平均偏差高約30 MPa。

4 結(jié)語

采用力-位移法拉伸試驗(yàn)和配置引伸計(jì)拉伸試驗(yàn)測(cè)試盤卷螺紋鋼的屈服強(qiáng)度，測(cè)試結(jié)果偏差大的主要原因是試樣本身及試驗(yàn)方法不同。試驗(yàn)的對(duì)比結(jié)果可為控制盤卷螺紋鋼的屈服強(qiáng)度提供必要的數(shù)據(jù)支撐。