Q235低温力学性能研究

Q235B钢低温力学性能研究

摘要：本文将Q235B管材加工成拉伸试样和冲击试样，拉伸试样按照国家标准GB6397-86进行加工，冲击试样按照GB/T229-1994进行加工。分别在15℃、0℃、-10℃、-20℃、-30℃的温度下，将试样保持一定的时间，然后进行拉伸和冲击试验，考察了不同温度下材料组织和性能的变化规律。

0 前言

某燃气公司的输气管道所用材质为Q235B钢，该管道在使用过程中曾经输送过-20℃左右的液化燃气，为检验管道钢材的组织和性能是否发生了变化，本文研究了Q235B低温钢力学性能研究，并对不同温度下的组织进行了观察。

1.实验材料及方法

实验材料为Q235B管材；分别在15℃、0℃、-10℃、-20℃、-30℃保持一定的时间，然后测试其力学性能，每种状态测试3个试样，实验结果取平均值。低温拉伸试验在MTS810岩石电子万能试验机上完成，冲击试样经48小时以上低温保存后在低温冲击试验机上完成。

2.实验结果及分析

2.1 金相组织观察

各种试验状态下的金相组织见图1。

（a）Q235B常温显微组织（100x）（b）Q235B 0℃保温恢复到室温显微组织（100x）

（c）Q235B-10℃保温恢复到室温显微组织（100 x）（d）Q235B-20℃保温恢复到室温显微组织（100 x）

（e）Q235B-30℃保温恢复到室温显微组织（100 x）

图1 Q235B钢不同温度保温恢复到室温显微组织

由图可见，不同温度保温后，材料的微观组织未发生明显的变化。每个试样组织分别为铁素体加珠光体的带状组织，带状级别1-2级，含有少量的夹杂物，夹杂物级别1-2级，局部2-3级，符合Q235B材料要求。

2.2 硬度测量

将经过不同低温保持后的实验恢复到室温，然后按国家标准(GB231-84)测量布氏硬度，实验结果见图2。由图可以看出，硬度值基本保持稳定，没有明显变化。

图2 Q235B硬度随温度变化

2.3 拉伸性能

屈服强度和抗拉强度随温度的变化规律见图3。由图可见，随温度降低，Q235B屈服强度和抗拉强度变化不大。

图3 Q235B屈服强度和抗拉强度随温度变化

实验过程，将一组在-30℃保温，然后再恢复至室温，在室温下测定其屈服强度和抗拉强度。测定结果为：σs=269Mpa，σb=385Mpa，与室温15℃的力学性能没有明显差别。

2.4 冲击功

冲击功随温度变化规律见图4，随温度减低，冲击功变小，表明Q235B 有一定的低温脆性。

图4Q235B冲击功随温度变化

实验过程，将一组在-30℃保温，然后再恢复至室温，在室温下测定其冲击功为19.2J。测定结果为：σs=269Mpa，σb=385Mpa，与室温15℃的冲击功没有明显变化，表明材料经过低温保持后再恢复到室温，冲击性能也得到恢复。

3. 结论

（1）在试验温度范围内，Q235B钢的组织、硬度、强度几乎不发生变化。（2）Q235B有一定的低温韧性，但从低温恢复到室温后，冲击性能随之恢复。（3）输气管道所用Q235B钢虽曾在-20℃左右环境下运行一段时间，但不影响以后在室温下的正常使用。