本文中的溫單拉試驗和盒形件溫拉深試驗所用材料均為寶鋼生產(chǎn)的DP590/B340雙相鋼，是抗拉強(qiáng)度為590MPa級先進(jìn)高強(qiáng)度鋼，主要應(yīng)用在汽車和航空領(lǐng)域。其化學(xué)成分如表所示。DP590雙相鋼的基本力學(xué)性能參數(shù)如表所示。雙相鋼的綜合力學(xué)性能主要取決于馬氏體在鐵索體中的位置、馬氏體體積分?jǐn)?shù)、晶粒大小、馬氏體相的形貌與分布。原始微觀組織如圖所示。從圖可以看出，雙相鋼原始組織主要是在鐵素體基體上均勻分布一定量的馬氏體，鐵素體在光鏡中呈白色，基本為等軸狀，馬氏體為深灰色，分布在鐵素體的晶界上．在圖上，在掃描電鏡下鐵素體呈深色，晶粒尺寸約為6-8pm；在掃描電鏡下馬氏體呈亮白色，一般為板條狀（一般當(dāng)鋼的含碳量小于0.3%時，鋼的馬氏體形態(tài)幾乎全為板條馬氏體），長度約在1~3微米．

一、溫單拉試樣及設(shè)備

1. 溫單拉試樣

    參照國家標(biāo)準(zhǔn)金屬材料高溫拉伸試驗方法，雙相鋼板沿縱向取樣，形狀及尺寸采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，其中標(biāo)距長度為36mm，試樣的變形寬度為9mm，厚度為1mm。雙相鋼板拉伸試樣形狀和尺寸如圖所示，雙相鋼板試樣實物圖如圖所示。利用數(shù)控線切割將板料按照圖的形狀和尺寸切割，試樣切割完后用丙酮清潔表面油漬，然后用于溫單拉試驗。

2. 溫單拉試驗設(shè)備

    浙江至德鋼業(yè)有限公司利用CMT5205微機(jī)控制電子萬能試驗機(jī)進(jìn)行拉伸試驗。CMT5205試驗機(jī)主要應(yīng)用于金屬、非金屬及復(fù)合材料的拉伸、壓縮、彎曲，也可以增配相應(yīng)附件完成剪切、剝離、撕裂、松弛、蠕變、往復(fù)、保載等力學(xué)性能試驗。該萬能試驗機(jī)附帶加熱爐，可對0~900℃的試樣進(jìn)行拉伸試驗。測量控制系統(tǒng)采用全數(shù)字化三閉環(huán)電路，具有變形速率、恒定試驗力、恒定變形、恒定速度控制功能及自動調(diào)零、自動標(biāo)定功能，并具有全程分辨率不變特點。加熱采用三段式加熱，溫度誤差為±1℃。計算機(jī)可以實時顯示試驗力一位移、試驗力一時間、試驗力一變形、應(yīng)力一應(yīng)變等曲線，并能自動編輯，還可以對試驗曲線再分析。

3. 溫單拉試驗方案

    對雙相鋼板試樣在不同變形溫度和應(yīng)變速率下進(jìn)行單向拉伸試驗，試樣通過高溫夾具加緊后置于加熱爐內(nèi)，加熱速度為5℃／s，加熱至預(yù)定溫度后保溫10min，然后在加熱爐內(nèi)進(jìn)行拉伸試驗，拉伸用量程為25mm引伸計，切換點為0.3，拉伸后的試樣立即用水冷卻，以保留變形后的組織。溫拉伸前先將試驗參數(shù)輸入計算機(jī)，載荷、位移、溫度、速度等變形條件由計算機(jī)系統(tǒng)自動控制，并采集載荷、位移等數(shù)據(jù)，然后通過計算得到真實應(yīng)力和真實應(yīng)變。雙相鋼板溫單拉工藝參數(shù)條件如表所示。為研究雙相鋼板在溫變形中微觀組織動、靜態(tài)轉(zhuǎn)變過程，選用相對較低的拉伸速率和大范圍的溫度區(qū)間進(jìn)行拉伸試驗。

4. 試驗結(jié)果

    對厚度為1.0mm的雙相鋼在同一變形速率不同變形溫度條件下進(jìn)行拉仲試驗，拉伸后低溫段（室溫~500℃）試樣如圖所示。可以看出，從宏觀拉伸來看，在低溫段不同應(yīng)變速率下，變化并不大，變形長度均在8mm左右，變形溫度為500℃的試樣變形長度稍長，達(dá)到11mm。從宏觀來看，斷口均為延性斷裂。斷裂可分為脆性斷裂和延性斷裂。延性斷裂是在較大的塑性變形之后發(fā)生的斷裂。它是由于裂紋的緩慢擴(kuò)展而造成的，而這種裂紋擴(kuò)展又起源于孔穴的形成和合并。從圖中可觀察到，雙相鋼拉伸試樣的斷口形式隨著溫度的升高，有著較大的變化。其溫度變化分為兩個部分：20℃~400℃和500℃。在200℃~400℃范圍內(nèi)，試樣斷口大部分沿45℃方向斷裂，為典型的韌性斷裂，和常溫下的斷裂形式相同；而當(dāng)變形溫度為500℃時，試樣經(jīng)過較大的塑性變形后才發(fā)生斷裂，與20℃~400℃之間有明顯的區(qū)別。

  同一溫度、不同變形速率下雙相鋼拉伸后的試樣如圖所示。由圖可以看出：

   a. 在一定的變形速率下，試樣拉伸后的總長度隨著溫度的升高而增加，特別是在較高的溫度下（如700℃），這種趨勢更加明顯。因此可以認(rèn)為材料的塑性隨著變形溫度的增加而提高，變形抗力隨著變形溫度的上升而減小。

   b. 在一定的變形溫度下，試樣拉伸后的總長度隨著變形速率的降低而增加，特別是在較高的溫度條件下，這種現(xiàn)象更加明顯。因此可以認(rèn)為，變形速率越大，塑性越差，而且隨著溫度的升高，塑性對變形速率更加敏感。造成上述現(xiàn)象的原因是很復(fù)雜的，需要根據(jù)金相組織照片來進(jìn)行分析。

4. 金相試樣的制備

    一般來說，要想觀察材料的微觀組織，尤其是細(xì)小的板材件，必須將這些板材件做成金相試樣，其優(yōu)點主要有兩點：第一，方便拋光腐蝕。一般的材料觀察其微觀組織，必須做拋光腐蝕處理，直接線切割好的試樣太小，則在拋光腐蝕時不宣操作。而將試樣鑲嵌在圓柱狀鑲嵌料后，則方便拿捏，容易拋光腐蝕；第二，底面面積較大，平整光滑。若將直接線切割好的線切割試樣放在顯微鏡下，由于底面積較小，不易放穩(wěn)，因此不宜觀察。但將試樣鑲嵌在圓柱狀鑲嵌料后，則底面積較大，在顯微鏡載物臺上能平穩(wěn)放置。

 金相鑲嵌式樣的主要制作方法如下：

 a.切割試樣 

  首先選取要切割的試件取樣。取樣應(yīng)選擇合適的、有代表性的試樣進(jìn)行金相顯微分析，同時也應(yīng)在完好的別的部位取樣，以便對比。

 b.磨制試樣 

  金相試樣的磨光目的主要有兩個，一是使表面光滑平整，二是每道打磨工序必須除去前一道工序造成的變形層。

    選用牌號為240#、320#、600tt、800#、1000#五種砂紙，按牌號的從小到大，沙粒從粗到細(xì)，依次對金相試樣進(jìn)行打磨。磨制試樣的最大注意點是一定要讓磨制平面平整，不能出現(xiàn)角度、坡度。磨制時將砂紙平鋪在平整桌面，稍用力將試樣向前推磨，用力均勻平穩(wěn)，試樣退回時不能與砂紙接觸，將這樣的單程單向磨制反復(fù)進(jìn)行，直至磨面上舊的磨痕被去掉，新的磨痕均勻一致。在這要注意的是，在調(diào)換下一號更細(xì)的砂紙時，應(yīng)將試樣上磨屑和沙粒清除干凈，并轉(zhuǎn)動900使新、舊磨痕垂直。

c. 試樣拋光

  拋光的目的在于去除磨面上的細(xì)磨痕和形變擾動層，以獲得光滑的鏡面。

 將尼龍固定在拋光機(jī)的轉(zhuǎn)盤上，啟動電源，待拋光盤轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，將拋光液（拋光劑與水混合）滴注在轉(zhuǎn)盤中央，然后將試樣磨面均勻地壓在旋轉(zhuǎn)的拋光盤上．并沿盤的邊緣到中心不斷作徑向往復(fù)運動。拋光完成標(biāo)準(zhǔn)為，其磨面應(yīng)光亮無痕。拋光完成后將試樣用水沖洗干凈。

d.試樣浸蝕

  經(jīng)拋光后的試樣若直接放在顯微鏡下觀察，其組織組成的反光能力差別大于10%者才能明顯區(qū)分開來，例如，鋼中的非金屬夾雜物、鑄鐵中的石墨等。否則只能看到一片亮光，無法辨別出各種組成物及其形態(tài)特征，必須使用浸蝕劑對試樣表面進(jìn)行處理，才能清楚地看到顯微組織的真實情況。低碳鋼較為常用的侵蝕劑為3%-40%的酸酒精溶液或4%苦味酸酒精溶液，雙相鋼浸蝕選用前者。

  浸蝕時將試樣磨面浸入浸蝕劑中，經(jīng)過多次檢驗，約10秒鐘即可，浸蝕到試樣磨面發(fā)暗，有凹凸感即可。如果浸蝕不足，可重復(fù)浸蝕。浸蝕完畢后，立即用清水沖洗，接著用酒精沖洗，最后用吹風(fēng)機(jī)吹干。制成的試樣即可在顯微鏡下觀察。一旦侵蝕過度，試樣需要重新拋光，嚴(yán)重的需要重新用砂紙打磨，再拋光。