15MnVB合金钢管残余应力测试分析

15MnVB合金钢具有较好的强度和韧性，广泛用于工程上。但在使用中发现，以相同热处理工艺和相同加工工艺加工出的产品，冷轧15MnVB材料要比热轧15MnVB材料的强度、韧性好。热轧15MnVB加工的产品达不到设计要求。分析认为是热轧15MnVB残余应力大引起的。为分析了解两种材质残余应力分布情况，现采用盲孔法对两种材质进行残余应力测试，对实验结果进行分析讨论。

材料与方法

试验取自同一批次的15MnVB冷轧钢管和同一批次的15MnVB热轧钢管。两种试样外径为30mm，内径为26.5mm，长为800mm。热处理820°油淬。仪器采用聚航科技生产的JHMK残余应力测试系统，由JHYC静态应变仪和JHZK残余应力专用钻孔装置组成，应变化为胶基箔式，标距3*3mm，阻值120Ω。

两种材质钢管残余应力测试

本次实验采用盲孔法测量残余应力。其原理是：零件表面可以看成是σ₁、σ₂的二向应力状态，在测点处钻一个小孔，残余应力得到释放，使孔附近的材料产生变形。预先在孔边粘贴电阻应变花，测出应变值后，就可以由弹性理论公式计算出残余应力σ₁和σ₂的数值。

本实验分别在15MnVB冷轧和热轧钢管上、下表面粘贴电阻应变花。自然干燥24小时后待用。在钢管上、下各贴8个应变花，试验前将电阻应变花的导线接到JHYC静态应变仪的桥臂上，本试验为半桥测量。在各测点钻孔中残余应力得到释放，通过JHYC静态应变仪测出各测点的应变值，根据应力应变关系计算两种钢管的残余应力值。

结果分析与讨论

试验结果表面冷轧钢σ₁最大残余应力为19.02MPa，最小残余应力为9.9MPa；σ₂最大为12.24MPa，最小为4.68MPa。热轧钢σ₁最大为21.42MPa，最小为11.4MPa；σ₂最大为16.08MPa，最小为6.24MPa。热轧钢管各测点的σ₁、σ₂值均大于冷轧钢管。

分析认为，由于热轧钢管轧制过程中在外力作用下产生不均匀的塑性变形，在受力消除后，材料内部将不同程度的保留一定的残余应力，尤其是热轧工艺将会使材料产生热应力，热应力将会造成材料产生更大的残余应力，因此其残余应力值大于冷轧钢管。

根据两种钢管残余应力测试结果显示，其残余应力值均为拉应力。一般情况下，如果零部件存在残余拉应力，它会降低零构件的强度。热轧板材轧制后应进行时效处理，最大限度的降低其内应力。零部件热处理后也应该进行时效处理，使零部件内部的应力得到释放后再使用。

采用盲孔法可测试15MnVB合金钢残余应力，在试验时，要严格按照电阻应变片的粘贴工艺，才能保证测量精度。