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深度解读丨金属板材应变硬化指数(n值)的测定

在金属材料尤其是金属板材实际应用中,应变硬化指数(n值)是一个很重要的参数,因为它是反映了金属材料抵抗均匀塑型变形的能力,是表征金属材料应变硬化行为的性能指标。今天..

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深度解读丨金属板材应变硬化指数(n值)的测定

发布时间:2021-11-09 热度:

  在金属材料尤其是金属板材实际应用中,应变硬化指数(n值)是一个很重要的参数,因为它是反映了金属材料抵抗均匀塑型变形的能力,是表征金属材料应变硬化行为的性能指标。今天程诚小编就带大家一起了解下金属板材应变硬化指数的奥义。
 
金属检测
 
  应变硬化指数(n值)的基本定义为:在单轴拉伸应力作用下,真实应力与真实塑性应变数学方程式中的真实塑性应变指数,此方程可用下述公式表示:
  s=C×en
  此方程可以转变成下述公式所示的对数方程:
  lns=lnC+nlne
  在双对数坐标平面内的直线斜率即为拉伸应变硬化指数。
  n值在实际应用中有着诸多的工程意义:
  1、安全性能:n值较大,则加工成的机件在服役时承受偶然过载的能力也就比较大,可以阻止机件某些薄弱部位继续塑性变形,从而保证机件安全服役。
  2、工艺性能:n值大的材料,应变硬化效应高,变形均匀,减少变薄和增大极限变形程度,不易产生裂纹,拥有优秀的冲压性能。
  3、力学性能:n值大者,应变硬化效果突出。不能热处理强化的金属材料都可以用应变硬化方法强化。在工件表面进行局部应变硬化,如喷丸,表面滚压等,处理后可有效提高强度和疲劳强度。
  应用:硬化指数的高低表示材料发生缩颈前的依靠硬化使材料均匀变形能力的大小。对于深冲压的零件,就要求n值很大。对于一个工程构件来说,假若应变硬化指数低,那么很可能会在均匀变形量还很小的时候过早发生局部变形而出现颈缩。因此高强度的材料为了避免材料发生软化或者过早形成疲劳裂纹,一般要求静拉伸时n值不低于0.1。
  下面我们就来看一下该指数具体是如何进行测试的。
  一、试验原理
  试样在均匀塑性变形范围内以规定的恒定速率轴向拉伸变形。用整个均匀塑性变形范围内的应力应变曲线,或用均匀塑性变形范围内的应力应变曲线的一部分来计算拉伸应变硬化指数(n值)
  二、试验设备
  试验应使用精度至少满足1级精度的拉伸试验机(电子万能试验机),另外需要最好是优于1级的引伸计来测量应变,另外需要准备尺寸测量工具(游标卡尺及千分尺或测厚仪)来测量试样的平行段的宽度和厚度。
 
金属检测
 
  三、试样要求
  除非另有规定,试样需采用符合GB/T228.1标准中的试样类型,板状试样厚度应为原始板材厚度,另外试样表面不得有划伤、磕碰等机械损伤。
  四、试验程序
  1、环境调节:实验室环境最好保持在23±5℃范围内;
  2、测量试样尺寸
  3、将试样装夹到试验机上,并保证轴向对正;
  4、对试样进行拉伸测试,同步记录测试曲线以及原始数据;拉伸速率不得超过平行段应变速率0.008/s;
  5、根据试验力和相应的变形值,采用下述公式计算材料的真实应力
 
金属检测

 
  其中s代表真实应力,F代表瞬时作用力(N),S0代表试样横截面积,Le代表引伸计标距,△L代表瞬时应变。
  6、采用自动测量的方式,由试验机和数据处理程序自动计算得到;在程序中,n值通过采用对真实应力的对数和真实塑性应变的对数进行线性回归的方法来获得,回归区间用塑性应变表示,范围至少为2%,对于同一试验,可以通过确定不同应变范围,来获得不同回归取件的n值,例如n4-6,代表回归区间为4%~6%,n10-Ag,代表回归区间为10%到最大力塑性延伸率所示范围(如下图)。
 
金属检测

 
  程诚小编结语:以上便是利用电子万能试验机进行n值测试的具体方法了,感兴趣的可以进一步查阅相关资料了解哟!

 
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