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15MnVB合金鋼具有較好的強(qiáng)度和韌性，廣泛用于工程上。但在使用中發(fā)現(xiàn)，以相同熱處理工藝和相同加工工藝加工出的產(chǎn)品，冷軋15MnVB材料要比熱軋15MnVB材料的強(qiáng)度、韌性好。熱軋15MnVB加工的產(chǎn)品達(dá)不到設(shè)計要求。分析認(rèn)為是熱軋15MnVB殘余應(yīng)力大引起的。為分析了解兩種材質(zhì)殘余應(yīng)力分布情況，現(xiàn)采用盲孔法對兩種材質(zhì)進(jìn)行殘余應(yīng)力測試，對實驗結(jié)果進(jìn)行分析討論。

材料與方法

試驗取自同一批次的15MnVB冷軋鋼管和同一批次的15MnVB熱軋鋼管。兩種試樣外徑為30mm，內(nèi)徑為26.5mm，長為800mm。熱處理820°油淬。儀器采用聚航科技生產(chǎn)的JHMK殘余應(yīng)力測試系統(tǒng)，由JHYC靜態(tài)應(yīng)變儀和JHZK殘余應(yīng)力專用鉆孔裝置組成，應(yīng)變化為膠基箔式，標(biāo)距3*3mm，阻值120Ω。

兩種材質(zhì)鋼管殘余應(yīng)力測試

本次實驗采用盲孔法測量殘余應(yīng)力。其原理是：零件表面可以看成是σ₁、σ₂的二向應(yīng)力狀態(tài)，在測點處鉆一個小孔，殘余應(yīng)力得到釋放，使孔附近的材料產(chǎn)生變形。預(yù)先在孔邊粘貼電阻應(yīng)變花，測出應(yīng)變值后，就可以由彈性理論公式計算出殘余應(yīng)力σ₁和σ₂的數(shù)值。

本實驗分別在15MnVB冷軋和熱軋鋼管上、下表面粘貼電阻應(yīng)變花。自然干燥24小時后待用。在鋼管上、下各貼8個應(yīng)變花，試驗前將電阻應(yīng)變花的導(dǎo)線接到JHYC靜態(tài)應(yīng)變儀的橋臂上，本試驗為半橋測量。在各測點鉆孔中殘余應(yīng)力得到釋放，通過JHYC靜態(tài)應(yīng)變儀測出各測點的應(yīng)變值，根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系計算兩種鋼管的殘余應(yīng)力值。

 

結(jié)果分析與討論

試驗結(jié)果表面冷軋鋼σ_1*大殘余應(yīng)力為19.02MPa，最小殘余應(yīng)力為9.9MPa；σ_2*大為12.24MPa，最小為4.68MPa。熱軋鋼σ_1*大為21.42MPa，最小為11.4MPa；σ_2*大為16.08MPa，最小為6.24MPa。熱軋鋼管各測點的σ₁、σ₂值均大于冷軋鋼管。

分析認(rèn)為，由于熱軋鋼管軋制過程中在外力作用下產(chǎn)生不均勻的塑性變形，在受力消除后，材料內(nèi)部將不同程度的保留一定的殘余應(yīng)力，尤其是熱軋工藝將會使材料產(chǎn)生熱應(yīng)力，熱應(yīng)力將會造成材料產(chǎn)生更大的殘余應(yīng)力，因此其殘余應(yīng)力值大于冷軋鋼管。

根據(jù)兩種鋼管殘余應(yīng)力測試結(jié)果顯示，其殘余應(yīng)力值均為拉應(yīng)力。一般情況下，如果零部件存在殘余拉應(yīng)力，它會降低零構(gòu)件的強(qiáng)度。熱軋板材軋制后應(yīng)進(jìn)行時效處理，*大限度的降低其內(nèi)應(yīng)力。零部件熱處理后也應(yīng)該進(jìn)行時效處理，使零部件內(nèi)部的應(yīng)力得到釋放后再使用。

采用盲孔法可測試15MnVB合金鋼殘余應(yīng)力，在試驗時，要嚴(yán)格按照電阻應(yīng)變片的粘貼工藝，才能保證測量精度。