Tensile tests at elevated temperatures to steel grades S960QC and S700QL

Abstract

Main purpose of this research was to determine mechanical properties of high-strength steels S960QC and S700QL at elevated temperatures. Topic for the research came from Rautaruukki (nowadays SSAB) in Spring 2013. Actual physical testing was performed in Spring 2013 at laboratory of Aalto-university. Used test equipment were tensile test device manufactured by Roell+Korthaus and a furnace manufactured by Maytec.

Testing method in research was transient state testing where tension is kept constant and temperature is raised until yielding happens. Also few checkup tests were performed by steady state method. Steel grades were also tested in room temperature to check actual yield stresses. The test results were compared to earlier researches and to Eurocode (1993-1-2) calculating preferences. Results were slightly at the critical side when compared to Eurocode measurement.

There were 35 test pieces of both steel grades available to test in this research. Amount of the test pieces were too small to determine uncertainty contributors. Most significant contributors are temperature and strain rate and their different variations. These contributors are material dependant and therefore should be determined experimentally. In lack of any previous studies on these steel grades a proper assessment of uncertainty of the results could not be done.

Työn tavoitteena oli tutkia S960QC ja S700QL teräslaatujen lujuusominaisuuksia korkeissa lämpötiloissa. Työn aihe tuli Rautaruukilta (nyk. SSAB) keväällä 2013. Kyseisille lujuusluokille ei ole tehty vastaavaa tutkimusta. Kokeellisen tutkimuksen suoritus tapahtui Aalto-yliopiston laboratoriossa keväällä 2013 ja testaus kesti noin 1,5 kk. Laitteistona vetokokeissa käytettiin Roell+Korthaus merkkistä vetolaitteistoa sekä kappaleiden lämmityksessä käytettiin Maytecin valmistamaa uunia.

Kokeellisessa osuudessa teräskappaletta lämmitettiin, kunnes kappale alkoi myötäämään. Lisäksi tehtiin muutamia tarkistuskokeita kuten kuumavetokokeita vakiolämpötilassa sekä normaaleja vetokokeita huoneen lämpötilassa. Kokeiden lisäksi saatuja tuloksia verrattiin aikaisempiin tutkimustuloksiin pienemmillä lujuusluokilla. Tutkimustuloksia verrattiin lisäksi Eurokoodin (1993-1- 2) mukaiseen mitoitustilanteeseen. Saadut tulokset poikkesivat Eurokoodiin verraten hieman epävarmalle puolelle korkeissa lämpötiloissa.

Tutkimuksessa oli käytettävissä 35 kappaletta kumpaakin teräslaatua. Tutkimusaineisto oli liian pieni, jotta siitä olisi voinut määritellä epävarmuustekijät kyseisille teräslaaduille. Epävarmuustekijät ovat materiaalista riippuvaisia ja koska vastaavia tutkimuksia ei ollut tehty, ei kunnollista arvioita tulosten epävarmuudesta pystytty muodostamaan.