金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法1

1、金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法1 試樣原始橫截面積的測(cè)量11 測(cè)量的準(zhǔn)確度要求要求測(cè)量出最小原始橫截面積So。以實(shí)測(cè)的橫截面尺寸計(jì)算試樣原始橫截面 積。除非相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議另有規(guī)定，不采用標(biāo)稱截面積。測(cè)量準(zhǔn)確度要求： 薄板和薄帶用矩形試樣：橫截面積準(zhǔn)確度w± 2%不經(jīng)機(jī)加工試樣：橫截面積準(zhǔn)確度w± 1%機(jī)加工圓形和矩形試樣：每個(gè)橫截面積尺寸準(zhǔn)確度=±0.5%機(jī)加工弧形試樣和環(huán)形度樣圓管段試樣：橫截面積準(zhǔn)確w±1%12 量具或尺寸測(cè)量?jī)x器的選擇試樣橫截面積測(cè)定的準(zhǔn)確性受多種因素的影響，而量具的分辨力 是主要因素之一。 建議按照標(biāo)準(zhǔn)中表 3 的要求選擇量具或尺寸

2、測(cè)量?jī)x器的測(cè)量分 辨力，以使面積測(cè)定準(zhǔn)確度有保證。按照國(guó)家計(jì)量標(biāo)準(zhǔn) JJG1001-1991 的定義，分辨力 resolution 定義為：“指示裝置對(duì)緊密相鄰量值有效分辨的能力。 注：一般認(rèn)為模擬式指示 裝置的分辨力為標(biāo)尺分度值的一半， 數(shù)字式指示裝置的分辨力為末位數(shù)的一個(gè)字 碼”例如，卡尺的游標(biāo)分度值為 0.02mm ,則其分辨力為 0.01mm。1 3 測(cè)量部位和方法 1對(duì)于圓形橫截面積的試樣， 在其標(biāo)距的兩端及中間三處橫截面上相互垂直的兩個(gè)方向測(cè)量直徑， 取其平均直徑計(jì)算面積， 取三處測(cè)量得的最小值為 試樣的原始橫截面積。 2對(duì)于矩形和弧形橫截面試樣， 在其標(biāo)距的兩端及中間三處橫截面上

3、測(cè)量厚度或壁厚和寬度，取三處測(cè)得的最小橫截面積為試樣的原始橫截面積。 3對(duì)于環(huán)形橫截面試樣圓管段試樣，在其一端相互垂直的方向測(cè)量外直徑和四處的壁厚， 以平均外徑和平均壁厚計(jì)算的橫截面積為試樣的原始橫 截面積。1 4 稱重方法測(cè)定原始橫截面積具有名義上恒定橫截面的試樣， 可以用稱重方法測(cè)定其橫截面積。 但這種方法測(cè) 定的是平均橫截面積，因此建議在報(bào)告中注明為稱重方法測(cè)定。試樣長(zhǎng)度測(cè)量準(zhǔn)確度：w± 0.5%試樣質(zhì)量測(cè)定準(zhǔn)確試：w± 0.5% 試樣的材料密度：至少取 3 位有效數(shù)字 15 原始橫截面積的計(jì)算值因?yàn)樵紮M截面積數(shù)值是中間數(shù)據(jù)， 不是試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)， 所以，如果必須計(jì)算

4、出 原始橫截面積的值時(shí)，其值至少保留 4位有效數(shù)字。計(jì)算時(shí)，常數(shù) n應(yīng)至少取 4 位有效數(shù)字。對(duì)于圓管的弧形試樣，b/D>0.25%時(shí)用標(biāo)準(zhǔn)中的式D1計(jì)算；b/DV0.25時(shí)用 標(biāo)準(zhǔn)中的式D2計(jì)算；式D1嚴(yán)格準(zhǔn)確，式D2為近似準(zhǔn)確的公式，但與 式D1的誤差不大，可以忽略。建議，b/D V 0.17時(shí)也可采用式D2計(jì)算， 以保證計(jì)算誤差在可忽略的范圍內(nèi)。2 原始標(biāo)距的標(biāo)記試樣比例標(biāo)距的計(jì)算值應(yīng)修約到最接近 5mm勺倍數(shù)，中間數(shù)值向較大一方修約。 標(biāo)記原始標(biāo)距的準(zhǔn)確試應(yīng)在± 1%以內(nèi)，由于標(biāo)記試樣標(biāo)距裝置 的檢驗(yàn)尚無(wú)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)， 因此，建議試驗(yàn)室應(yīng)自行檢查其準(zhǔn)確度， 可以用小沖擊點(diǎn)、

5、 細(xì)劃線或細(xì)墨線做標(biāo)記，標(biāo)記應(yīng)清晰，試驗(yàn)后能分辨，不影響性能的測(cè)定。 對(duì)于帶頭試樣，原始標(biāo)距應(yīng)在平行長(zhǎng)度的居中位置上標(biāo)出。3 平行長(zhǎng)度的測(cè)量一般不測(cè)試試樣的平行長(zhǎng)度，但如采用力夾頭位移方法測(cè)定規(guī) 定非比例延伸強(qiáng)度時(shí)， 必須在試驗(yàn)前測(cè)出平行長(zhǎng)度， 準(zhǔn)確度在± 1%以內(nèi)。不應(yīng)采 用平行長(zhǎng)度的標(biāo)稱值，除非實(shí)際值能保證準(zhǔn)確到± 1%。4 試驗(yàn)設(shè)備準(zhǔn)確度級(jí)41 引伸計(jì)引伸計(jì)是測(cè)延伸用的儀器。應(yīng)把引伸計(jì)看成是一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)包 括位移傳感器、記錄器和顯示器。引伸計(jì)應(yīng)符合 GB/T12160-2002 規(guī)定的準(zhǔn)確 度級(jí)，并按照該標(biāo)準(zhǔn)要求定期進(jìn)行檢驗(yàn)。每一引伸計(jì)級(jí)別包含 3 項(xiàng)內(nèi)容，即標(biāo)距誤差

6、、系統(tǒng)誤差和分辨 力。引伸計(jì)的檢驗(yàn)應(yīng)包括這 3 項(xiàng)內(nèi)容。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，測(cè)定不同性能時(shí)，使用不同級(jí)別的引伸計(jì)，測(cè)定 上屈服強(qiáng)度、下屈服強(qiáng)度、屈服點(diǎn)延伸率、規(guī)定總延伸強(qiáng)度、規(guī)定非比例延伸強(qiáng) 度、規(guī)定殘余延伸強(qiáng)度和規(guī)定殘余延伸強(qiáng)度的驗(yàn)證試驗(yàn)使用不劣于 1 級(jí)準(zhǔn)確度的 引伸計(jì)：測(cè)定其它具有較大延伸率的性能，例如抗拉強(qiáng)度、最大力總伸長(zhǎng)率、最 大力非比例伸長(zhǎng)率、 斷裂總伸長(zhǎng)率和斷后伸長(zhǎng)率等， 應(yīng)使用不劣于 2 級(jí)準(zhǔn)確度的 引伸計(jì)在這里順便說(shuō)明， 在使用引伸計(jì)系統(tǒng)測(cè)定性能時(shí)。 標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有規(guī)定放大倍數(shù)的下 限，是因?yàn)橐煊?jì)級(jí)別里規(guī)定了分辨力的要求， 這就間接地起到了對(duì)最小數(shù)放大 倍數(shù)的限定。42 試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)機(jī)應(yīng)

7、符合 GB/T168231997 規(guī)定的準(zhǔn)確度級(jí)，并按照該標(biāo)準(zhǔn) 要求檢驗(yàn)。測(cè)定各強(qiáng)度性能均應(yīng)采用 1 級(jí)或優(yōu)于 1 級(jí)準(zhǔn)確度的試驗(yàn)機(jī)。試驗(yàn)機(jī)的每一準(zhǔn)確度級(jí)都包含 5 項(xiàng)內(nèi)容，應(yīng)按照GB/T16825-1997的要求進(jìn)行檢驗(yàn)。其中示值進(jìn)回程相對(duì)誤差在有要求時(shí)才進(jìn)行 檢驗(yàn)。，其他 4 項(xiàng)應(yīng)進(jìn)行定期檢驗(yàn)， 經(jīng)檢驗(yàn)合格后的試驗(yàn)機(jī)方能使用應(yīng)以拉力方 式檢驗(yàn)。對(duì)于大噸位試驗(yàn)機(jī)，假設(shè)采用壓力方式檢驗(yàn)，應(yīng)在檢驗(yàn)報(bào)告中注明。5 試驗(yàn)速率試驗(yàn)速率對(duì)性能的測(cè)定有明顯影響。新、舊標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試驗(yàn)速率的規(guī) 定主要不同之處有兩個(gè)方面， 新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的彈性應(yīng)力速率允許范圍比舊標(biāo)準(zhǔn)的寬 和高，見(jiàn)表 5。對(duì)對(duì)測(cè)定強(qiáng)度 Rp,Rt ,R

8、r , 增加了在塑性范圍的應(yīng)變速率不超 過(guò) 0.025/s 的要求。對(duì)于抗拉強(qiáng)度的試驗(yàn)速率， 規(guī)定應(yīng)變速率不超過(guò) 0.008/s 相 關(guān)夾頭別離速率 0.48Lc/min 。與舊標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定夾別離速率不超過(guò) 0.5Lc/min 要 求有所不同。6.1測(cè)定ReH的試驗(yàn)速率在彈性范圍和直至上屈服強(qiáng)度，彈性應(yīng)力速率應(yīng)符合表5即標(biāo)準(zhǔn)中的表 4規(guī)定的要求，并盡可能保持恒定。6. 2測(cè)定ReL的試驗(yàn)速率試樣平行長(zhǎng)度的變速率應(yīng)在 0.00025/s0.0025/s 之間。平行長(zhǎng)度內(nèi)的應(yīng)變速 率應(yīng)盡可能保持恒定。 如不能直接調(diào)節(jié)這一應(yīng)變速率， 應(yīng)通過(guò)調(diào)節(jié)屈服即將開(kāi)始 前的應(yīng)力速率來(lái)調(diào)整， 在屈服完成之前不再調(diào)節(jié)試

9、驗(yàn)機(jī)控制。 任何情況下， 彈性 范圍內(nèi)的應(yīng)力速率不得超過(guò)表 5 規(guī)定的最大速率。6. 3測(cè)定規(guī)定強(qiáng)度 Rp,Rt 和 Rr 的試驗(yàn)速率屈服前的彈性應(yīng)力速率應(yīng)符合表 5規(guī)定的要求，并盡可能保持恒定， 進(jìn)入塑性范 圍和直至規(guī)定強(qiáng)度應(yīng)變速率不應(yīng)超過(guò) 0.0025/ s 。如果不能調(diào)節(jié)這一應(yīng)變速率， 應(yīng)調(diào)節(jié)屈服前彈性應(yīng)力速率不超過(guò)表 5 規(guī)定的最大速率， 直至規(guī)定強(qiáng)度測(cè)定， 不 再調(diào)節(jié)試驗(yàn)機(jī)的控制。6. 4測(cè)定Rm的試驗(yàn)速率在塑性范圍，平行長(zhǎng)度的應(yīng)變速率應(yīng)不超過(guò) 0.008/ s 相對(duì)于夾頭別離速率 0.48Lc/min 。如果在同一試驗(yàn)中不測(cè)定屈服性能， 允許在彈性范圍到達(dá)塑性范 圍的最大應(yīng)變速率

10、雖然，此種情況下彈性階段的應(yīng)力速率可能超過(guò)表 5 規(guī)定的 最大值13. 5測(cè)定Ae的試驗(yàn)速率 按照測(cè)定ReL的試驗(yàn)速率。6. 5測(cè)定Agt,Ag,At,A 和Z的試驗(yàn)速率按照測(cè)定Rm的速率要求。6. 6彈性范圍內(nèi)應(yīng)力速率與應(yīng)變速率的等效換算在假定金屬材料的彈性階段應(yīng)力與應(yīng)變符合虎克定律的前提下， 可以利用虎克 定律關(guān)系進(jìn)行應(yīng)力速率與應(yīng)變速率的等效換算， 以使用位移速率控制型的試驗(yàn)機(jī) 做應(yīng)力速率控制試驗(yàn)， 用加力速率控制型的試驗(yàn)機(jī)做應(yīng)力速率控制試驗(yàn)， 用加力 速率控制型的試驗(yàn)機(jī)做應(yīng)變速率控制試驗(yàn)。(T = E/LcV1 2&= 1/ESoV2 3式中(T應(yīng)力速率£應(yīng)變速率E 彈

11、性模量Lc 試樣平行長(zhǎng)度So 試樣原始橫面積V1位移速率等于 £ Lc.mm/sV2 加力速率等于F.N/s應(yīng)注意 , 由于試驗(yàn)機(jī)的柔度和間隙存在 . 致使按理論計(jì)算得到的應(yīng)力速率和應(yīng)變 速率比試驗(yàn)機(jī)上的實(shí)測(cè)值低。7 性能的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)中共定義了 12 種可測(cè)的拉伸性能，即六種延性能 A，Ae ,Agt ,Ag ,At 和 Z 六種強(qiáng)度性能 ReH,ReL,Rp,Rt,Rr 和 Rm。71斷后伸長(zhǎng)率 A 的測(cè)定1人工方法，試驗(yàn)前在試樣平行長(zhǎng)度上標(biāo)記出原始標(biāo)距誤差W±1%和標(biāo)距內(nèi)等分格標(biāo)記一般標(biāo)記 10個(gè)等分格。試驗(yàn)拉斷后，將試樣的斷裂處對(duì) 接在一起，使用軸線處于同一直線上，通過(guò)

12、施加適當(dāng)?shù)膲毫σ允箤?duì)接嚴(yán)密。用分辨力不劣于0.1mm的量具測(cè)量斷后標(biāo)距，準(zhǔn)確到土 0.25mm以內(nèi)。建議：斷 后標(biāo)距的測(cè)量應(yīng)讀到所用量具的分辨力， 數(shù)據(jù)不進(jìn)行修約， 然后計(jì)算斷后伸長(zhǎng)率。 如果試樣斷在標(biāo)距中間 1/3Lo 范圍內(nèi)，則直接測(cè)量?jī)蓸?biāo)點(diǎn)間的長(zhǎng)度； 如果斷在標(biāo) 距內(nèi)，但超出中間1/3LO范圍，可以采用移位方法見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)中附錄 F測(cè)定斷后 標(biāo)距。如果試樣在標(biāo)距中間 1/3LO 范圍以外， 而其斷后伸長(zhǎng)率符合規(guī)定量小值要求， 則 可以直接測(cè)量?jī)蓸?biāo)點(diǎn)間的距離， 測(cè)量數(shù)據(jù)有效而不鑒定斷裂位置處于何處。 如果 斷在標(biāo)距外， 而且斷后伸長(zhǎng)率未到達(dá)規(guī)定最小值， 則結(jié)果無(wú)效， 需用同樣的試樣 重新試驗(yàn)。

13、2圖解方法包括自動(dòng)方法用引伸計(jì)系統(tǒng)記錄力 - 延伸曲線，或采集力 -延 伸數(shù)據(jù)，直至試樣斷裂。 讀取或判讀斷裂點(diǎn)的總延伸， 扣除彈性延伸部分后得到 的非比例延伸作為斷后伸長(zhǎng)。 扣除的方法是， 過(guò)斷裂點(diǎn)作平行于曲線的彈性直線 段的平行線交于延伸軸，交點(diǎn)即確定了非比例延伸，見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)中的圖1。引伸計(jì)的標(biāo)距應(yīng)等于試樣的原始標(biāo)距， 可以不在試樣上標(biāo)出原始標(biāo)距 但建議標(biāo) 出。建議，當(dāng)斷后伸長(zhǎng)率 5%時(shí)，使用不劣于1級(jí)引伸計(jì)；5%時(shí)，使用 不劣于 2 級(jí)引伸計(jì)。原則上斷裂在引伸計(jì)標(biāo)距范圍內(nèi)測(cè)量方為有效， 但斷后伸長(zhǎng) 率到達(dá)規(guī)定最小值要求時(shí)，無(wú)論斷于何處測(cè)量均為有效。 仲裁試驗(yàn)協(xié)議選定其中一種方法。目前，自動(dòng)方

14、法還不能采用移位方法。 3對(duì)于不經(jīng)機(jī)加工的等橫截面試樣，如平行長(zhǎng)度比其標(biāo)距長(zhǎng)許多，可以標(biāo)記 多組相互套疊的原始標(biāo)距， 部分可以伸入夾持范圍。 拉斷后， 在斷裂所在這組標(biāo) 距上測(cè)定斷后伸長(zhǎng)率。4材料的斷后伸長(zhǎng)率 5%時(shí)，建議采用標(biāo)準(zhǔn)中的附錄 E方法或采用圖解方 法測(cè)定。72斷裂總伸長(zhǎng)率 At 的測(cè)定僅采用圖解方法包括自動(dòng)方法。引伸計(jì)標(biāo)距應(yīng)等于試樣標(biāo)距。建議，假 設(shè)斷裂總延伸率 5%時(shí)，使用不劣于1級(jí)引伸計(jì)；5%時(shí)，使用不劣于2級(jí) 引伸計(jì)。 試驗(yàn)時(shí)記錄力 -延伸曲線或采集 - 延伸數(shù)據(jù)， 直至斷裂。 以斷裂點(diǎn)的總延 伸計(jì)算 At 。7. 3最大力總伸長(zhǎng)率Agt最大力非比例伸長(zhǎng)率Ag的測(cè)定 1圖解方

15、法包括自動(dòng)方法引伸計(jì)標(biāo)距應(yīng)等于或近似于試樣標(biāo)距。建議，當(dāng)最大力總延伸率 5%寸，使用不劣于1級(jí)引伸計(jì)；5%時(shí)，使用不劣于 2 級(jí)引伸計(jì)。試驗(yàn)時(shí)記錄力 -延伸曲線或采集力 -延伸數(shù)據(jù)，直至超過(guò)最大力點(diǎn)。 取最大力點(diǎn)總延伸計(jì)算 Agt 。從最大力總延伸中扣除彈性延伸部分得到非比 例延伸，扣除的方法見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)中的圖 1 所示。用得到的非比例延伸計(jì)算 Ag 。當(dāng)曲 線在最大力呈現(xiàn)一平臺(tái)時(shí)，應(yīng)以平臺(tái)的中點(diǎn)作為最大力點(diǎn)，見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)中的圖 1。2人工方法 標(biāo)準(zhǔn)中的附錄G提供了人工測(cè)定Agt和Ag的方法，但僅適用于棒材、線材和條材等長(zhǎng)產(chǎn)品，而且要提供或通過(guò)測(cè)定材料的彈性模量E方能進(jìn)行結(jié)果的計(jì)算，測(cè)定方法見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)中的附錄

16、 G 。74屈服點(diǎn)延伸率 Ae 測(cè)定僅采用圖解方法包括自動(dòng)方法。引伸計(jì)標(biāo)距應(yīng)等于或接近試樣標(biāo)距報(bào) 告中應(yīng)注明引伸計(jì)標(biāo)距，使用不劣于 1 級(jí)準(zhǔn)確度的引伸計(jì)。試驗(yàn)時(shí)，記錄力延 伸曲線或采集力 - 延伸數(shù)據(jù)，直至超過(guò)屈服階段結(jié)束點(diǎn)結(jié)束點(diǎn)即加于硬化開(kāi)始 點(diǎn)。經(jīng)過(guò)屈服階段結(jié)束點(diǎn)作平行于曲線的彈性直線段的平行線，交于延伸軸， 讀取交點(diǎn)的非比例延伸計(jì)算 Ae，見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)中的圖6。如屈服階段結(jié)束點(diǎn)不易于判別，可以經(jīng)過(guò)屈服階段最后一個(gè)谷點(diǎn)作切線即 水平線，然后延長(zhǎng)加工硬化初始段的斜率線， 此兩線的交點(diǎn)作為屈服階段結(jié)束 點(diǎn)。8 上屈服強(qiáng)度ReH下屈服強(qiáng)度ReL的測(cè)定1圖解方法包括自動(dòng)方法 引伸計(jì)標(biāo)距應(yīng)1/2L0。引伸

17、計(jì)和試驗(yàn)同應(yīng)不劣于 1 級(jí)準(zhǔn)確度。試驗(yàn)速率按 13.1 和 13.2 的要求。記錄力 -延伸曲線或力 - 位移曲線，或采集力 =延伸位移數(shù)據(jù)，直至超過(guò)屈服階段。按照定義在曲線上判定上屈服力和下屈服力的位置點(diǎn)， 判定下屈服力時(shí)要排除 初始瞬時(shí)效應(yīng)的影響。上、下屈服力判定的基本原則如下： 屈服前 第一人峰值力 第一個(gè)極大力 判為上屈服力， 不管其后的峰 值力比它大或小。 屈服階段中如呈現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上的谷值力，舍去第一個(gè)谷值力第 一個(gè)極小值力 ，取其余谷值中力中之最小者判為下屈服力。 如只呈現(xiàn)一個(gè)下降 谷值力，此谷值力判為下屈服力。 屈服階段中呈現(xiàn)屈服平臺(tái)，平臺(tái)力判為下屈服力。如呈現(xiàn)多個(gè)而且后者高

18、 于前者的屈服平臺(tái)，判第一個(gè)平臺(tái)力為下屈服力。 正確的判定結(jié)果應(yīng)是下屈服力必定低于上屈服力。上述 4 條基本原則應(yīng)該說(shuō)是十分重要的，不僅對(duì)人工判定方法，而且 對(duì)自動(dòng)化測(cè)定方法中測(cè)定程序的編制有幫助。以測(cè)得的上和下屈服力分別計(jì)算 ReH和 ReL。 2 指針?lè)椒?試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)人員要注視試驗(yàn)機(jī)測(cè)力表盤(pán)指針的指示，按照定 義判讀上屈服力和下屈服力。當(dāng)指針首次停止轉(zhuǎn)動(dòng)，指不保持恒定的力判 為下 屈服力；指針首次回轉(zhuǎn)前指示的最大力判 為上屈服力；當(dāng)批針出現(xiàn)多次回轉(zhuǎn)， 則不考慮第一次回轉(zhuǎn)， 而讀取其余這些回轉(zhuǎn)指示的最小力判為下屈服力； 當(dāng)僅呈 現(xiàn) 1 次回轉(zhuǎn)，則判讀回轉(zhuǎn)的最小力為下屈服力。 以測(cè)得的上、 下屈服力分別計(jì)算 ReH和 ReL。3注意幾點(diǎn)材料呈現(xiàn)明顯屈服狀態(tài)不連續(xù)屈服狀態(tài)時(shí)，相關(guān)產(chǎn)品 標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)規(guī)定或說(shuō)明測(cè)定上屈服強(qiáng)度， 或下屈服強(qiáng)度， 或兩者。 當(dāng)相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)未 明確規(guī)定和說(shuō)明時(shí)， 測(cè)定上屈服強(qiáng)度和下屈服強(qiáng)度并報(bào)告； 只呈現(xiàn)單一屈服狀態(tài) 呈現(xiàn)單一屈服平臺(tái) 的情況測(cè)定為下屈服強(qiáng)度并報(bào)告； 假設(shè)無(wú)異議