國標金屬超塑性材料拉伸性能測定方法

1、ics 7704010h 22圓雪中華人民共和國國家標準gbt 24 1 722009金屬超塑性材料拉伸性能測定方法method for evaluation of tensile properties ofmetallic superplastic materials(is0 20032：2007，mod)2009-06-25發(fā)布 2010一04-01實施宰瞀鶻紫黼訾矬贊星發(fā)布中國國家標準化管理委員會議19gbt 241722009刖昌本標準修改采用國際標準iso 20032：2007(金屬超塑性材料拉伸性能測定方法(英文版)。 本標準根據(jù)iso 20032：2007重新起草，根據(jù)我國的實際

2、情況，本標準在采用國際標準時進行了下列修改和補充：擴大了本標準的適用范圍，增加了圓柱形試樣；在表1中增加了圓柱形試樣的符號、術語和定義；在“5試樣”中增加了圓柱形試樣(圖3)，并規(guī)定了試樣尺寸，對于板材試樣增加了可以使用夾持端帶銷孔的試樣；在“7性能測定”中增加了圓柱狀試樣的測定方法，在72中補充了應避免夾具自重對試樣的影響；對于iso 20032：2007引用的其他國際標準中有被修改采用為我國標準的，本標準引用我國的 這些標準代替對應的國際標準(見本標準第2章)。這些技術性差異用垂直單線標識在它們所涉及的條款的頁邊空白處。 為便于使用，本標準還做了下列編輯性修改： a)“本國際標準”一詞改為

3、“本標準”； b)用小數(shù)點“”代替作為小數(shù)點的“，”；c)刪除iso 20032：2007的前言； d)增加了本標準前言。 本標準由中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會提出。 本標準由全國鋼標準化技術委員會歸口。本標準起草單位：鋼鐵研究總院、冶金工業(yè)信息標準研究院。 本標準起草人：趙俊平、高怡斐、董莉。gbt 24172-2009引言超塑性變形由具有超塑性特性的金屬材料所產(chǎn)生。在本標準中所特指的拉伸試驗可用來測定材料 的超塑性性能：包括超塑性伸長率、流變應力、應變速率敏感性指數(shù)(m值)、應力一應變關系式和流變應 力一應變關系式等。gbt 24172-2009金屬超塑性材料拉伸性能測定方法1范圍 本標準規(guī)定了金屬超

4、塑性拉伸性能試驗方法的符號定義、原理、試樣、設備、性能測定及試驗報告。本標準適用于細晶的超塑性無明顯加工硬化或無動態(tài)微觀結構變化的金屬材料。該方法采用恒定 的橫梁位移速率控制方式對板狀試樣和圓柱狀試樣進行拉伸試驗測定其拉伸超塑性性能。該方法不安 裝引伸計。2規(guī)范性引用文件下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有 的修改單(不包括勘誤的內容)或修訂版均不適用于本標準，然而，鼓勵根據(jù)本標準達成協(xié)議的各方研究 是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標準。gbt 228金屬材料室溫拉伸試驗方法(gbt 228-2002，eq

5、v iso 6892：1998) gbt 4338金屬材料高溫拉伸試驗方法(gbt 4338-2006，iso 783：1999，mod) gbt 8170數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定gbt 168251靜力單軸試驗機的檢驗第1部分：拉力和(或)壓力試驗機測力系統(tǒng)的檢驗與 校準(gbt 1682512008，iso 7500 1：2004，idt)jjg 141工作用貴金屬熱電偶jjg 351工作用廉金屬熱電偶3符號、定義及說明 本標準采用表1的符號及定義。表1符號、定義及說明符號定義說明單位 超塑性超塑性狀態(tài) 超塑性開始及其持續(xù)的變形狀態(tài) 試樣r型試樣 沒有平行部分的普通拉伸試樣r部分

6、 r型試樣伸長的主要部分，兩夾持問呈圓弧狀d圓柱狀試樣直徑 圓柱狀試樣平行部分的原始直徑 平行邊寬度或s型試樣平行部分的原始寬度或6r部分最小寬度r型試樣的r部分最小原始寬度bo(i)r部分分段線i的原始寬度 r部分規(guī)定的分段線i的原始寬度6()r部分分段線i的寬度 停止試驗后r部分分段線i的寬度a超塑性伸長率超塑狀態(tài)下的斷后伸長率 be 夾持部分寬度s或r型試樣夾持部分的寬度gbt 24172-2009表1(續(xù))符號定義說明單位 兩標點間的原始距離，所用量具的精確度應不小于原始距l(xiāng)。原始標距離的1或0 01 mm中的大者將斷后試樣仔細對接在一起使其中心線在同一直線上，測l。斷后標距量的兩標點

7、間的距離l。平行長度 s型試樣或圓柱形試樣平行部分的原始長度l。試樣總長度 試樣的原始總長度lb夾持部分長度 試樣夾持部分的長度lr r部分長度r部分的原始長度lr r部分伸長 試驗期間任一時刻r部分長度的增量 圓角半徑或 s型試樣過渡弧的原始半徑或rr部分半徑r型試樣r部分的原始半徑s0試樣縮減面上的原始橫截面積試樣的原始橫截面積，測量儀器的精確度不大于2m1112r(i) r部分分段線i的原始橫截面積r部分規(guī)定的分段線i的原始橫截面積mmzs(i) r部分分段線i的橫截面積試驗停止后，r部分規(guī)定的分段線i的橫截面積mm2試樣厚度 s或r型試樣的厚度to(i)r部分分段線i的原始厚度 按規(guī)定

8、將r部分分段，分段線i的原始厚度t(z) r部分分段線i的厚度試驗停止后。分段線i的厚度 力f1。百分之十變形的力標稱應變達到百分之十時的力值 n應力kk值 由方程1限定的帶應力量綱的常數(shù) mpa 百分之十流變應力標稱應變達到百分之十的真應力 mpa 流變應力 超塑性變形期間的真應力 mpa對r型試樣，試樣變形過程中力與r部分的最小原始橫截標稱應力 mpa面積之比對r型試樣，試樣變形過程中力與r部分分段線i的橫截d(i)真應力 mpa面積之比應變e(i) 真應變 r部分規(guī)定分段內的變形 時間從彈性階段軸向力隨應變開始線性增加到r部分伸長量rtter變形時間lr達到31tim的時間應變速率和m值

9、對于s型試樣，橫粱的分離速度除以原始平行長度l。；對n 標稱應變速率sl于r型試樣，橫粱分離速度除以原始標距l(xiāng)。真應變速率 單位時間真應變的增量s一1(i)變形期間的真應變速率r部分規(guī)定的分段i變形期間的真應變速率 s一1m值超塑性材料流變應力的應變速率敏感性指數(shù)2gbt 2417220094原理本試驗通過對試樣施加軸向拉伸力測定超塑性伸長率(a)、流變應力和應變速率敏感指數(shù)(m)等 超塑性性能。試驗在高溫環(huán)境和特定的應變速率下進行。 s型試樣或圓柱形試樣用于測定普通超塑性材料的力學特性，或其變形初期的特性。 受到加熱爐長度的限制，s型試樣更適合于較低應變的超塑性試驗。而r型試樣絕大部分的變形

10、是由試樣中心的很小區(qū)域產(chǎn)生，因此更適合于較高應變的試驗。5試樣 試樣分板狀試樣和圓柱狀試樣，其中板狀試樣包括s型試樣和r型試樣。試樣形狀和尺寸分別見圖1、圖2和圖3，表2、表3和表4。板狀試樣厚度為原板厚度。尺寸公差 參照gbt 228的有關規(guī)定。圖1 s型試樣表2s型試樣的尺寸 單位為毫米 標距l(xiāng)平行長度l。 平行部分的寬度b圓角半徑r18 2463推薦的試樣尺寸見公式(1)和公式(2)：l。一2l。+l。+2r(1)bg一3b(2)試樣厚度為材料的原始厚度。荔l l荔7 j、o4圖2 r型試樣gbt 241722009表3r型試樣尺寸 單位為毫米 夾持部分寬度b。r部分最小寬度6 r部分長

11、度lr r部分半徑r 標距l(xiāng)。16 630256lg不小于20 mm。試樣厚度為材料的原始厚度。 可以使用夾持端帶銷孔的試樣。圖3圓柱形試樣表4圓柱狀試樣尺寸 單位為毫米 平行部分直徑d標距l(xiāng)。 平行長度l。 圓角半徑rs2025 256設備61試驗機試驗機應符合gbt 168251的要求。橫梁分離速率應保持恒定。根據(jù)協(xié)議選擇合適的實驗準確度級。62試樣夾具 試樣夾具在高溫條件下應不產(chǎn)生塑性變形，并符合72的要求。63加熱裝置使用帶溫控器的加熱爐加熱試樣，試驗期間加熱爐應能保持整個試樣標距范圍內的溫度均勻恒定， 溫度偏差在表5允許范圍內。表5溫度的允許偏差 單位為攝氏度200600800試驗溫

12、度 200 1 ooo600 48001 000允許偏差 雙方協(xié)議 土3士4 土5 雙方協(xié)議64氣氛 試樣尺寸的測量，尤其是試驗后的試樣標距及分段線間的距離的測量應能得以進行，并應避免儀器在使用環(huán)境中被損壞。如果試驗在控制的氣氛下進行，所測量的力值應通過補償壓力差進行修正。65測溫裝置651概述 測溫裝置包括測溫儀和熱電偶。4gbt 24172-2009652測溫儀測溫儀應能夠指示試樣在表5規(guī)定的允許溫度范圍內的所有溫度。653熱電偶熱電偶應符合jjg 141和jjg 351的規(guī)定，而且組成熱電偶的材料應能夠適應實驗溫度和實驗環(huán) 境的要求。使用不同于熱電偶的測溫儀器時，其準確度應不小于熱電偶的

13、準確度。7性能測定71概述試驗程序見7278。未在其中描述的部分按照gbt 228和gbt 4338相關內容執(zhí)行。72試樣夾持方法 試樣夾持應注意使試樣在試驗過程中僅受到軸向力的作用，并且在試驗加載之前的加熱和保溫期間，使試樣不承受任何壓力，承受最小的拉力。同時應避免夾具自身重量作用于試樣。73測溫采用653規(guī)定的熱電偶測量試驗溫度。所測試的溫度應該是試樣的溫度。該溫度為測量熱電偶 在試樣表面接觸點處的溫度。熱電偶應避免加熱爐的直接熱輻射。如果試樣表面溫度與加熱爐中某個 特定位置的溫度在試驗前被標定有對應性，測溫方式可以靈活掌握。更準確地測量至少要在不同的位置安裝兩只熱電偶。 相關當事人應協(xié)商

14、試樣的加熱時間和試驗前的保溫時間。 在實驗過程中，應使試驗溫度保持在表5規(guī)定的偏差范圍內。74施加試驗力 試驗要求橫梁分離速率保持恒定。75試樣尺寸的測量測量標距的儀器應有足夠的精密度，至少為規(guī)定尺寸的1或者001 mm，取其大者。應用小標記 或細畫線標記。原始標距不應用導致試樣過早斷裂的刻痕作標記。76超塑性伸長率的測定試驗前s型試樣選擇標距為18 mm，r型試樣選擇標距為6 mm，圓柱狀試樣選擇標距為20 mm。按公式(3)計算超塑性伸長率，按照gbt 8170修約至兩位有效數(shù)字。a一畢100lo式中： a超塑性伸長率，以百分數(shù)表示()； l。斷后標距，單位為毫米(mm)； l。原始標距，

15、單位為毫米(mm)。測量斷后標距時，將斷后試樣仔細對接在一起，使其軸線在同一條直線上。77 s型試樣和圓柱形試樣流變應力和m值的測定771流變應力的測定通過試驗中力所對應的伸長量的變化繪制力一伸長曲線圖，測量儀器要有足夠的準確度以保證在超 塑性條件下所測的力值滿足載荷傳感器的準確度。百分之十的流變應力通過公式(4)得到：一望阜305gbt 24172-2009 式中：d。百分之十流變應力，單位為兆帕(mpa)； f。百分之十的標稱應變下的力值，單位為牛頓(n)； s。試樣的原始橫載面積，單位為平方毫米(mm2)。772應變速率敏感性指數(shù)(m值)的測定 在特定的溫度和微觀結構條件下，在超塑性變形

16、過程中，流變應力聽和應變速率；問的關系可用公式(5)描述。式(5)中未考慮應變硬化的因素，因此公式(5)只有材料的應變硬化影響可以忽略時才 成立。一ke”(5)其中指數(shù)m可用公式(6)表示：m一怨0 llne j公式(6)中的m值為應力一應變速率對數(shù)曲線的斜率。通常m值取決于試驗條件和材料本身，一般 為o1之間。m值越高超塑性伸長率越高。采用五個或五個以上不同橫梁分離速率進行試驗，通過描點可繪制出每個橫梁分離速率下百分之 十流變應力和相應標稱應變速率間關系的對數(shù)一對數(shù)坐標圖，用最小二乘法對上述關系做線性回歸，求 得直線的斜率即m值，按gbt 8170將m值修約至小數(shù)點后兩位。經(jīng)雙方協(xié)議的試驗條

17、件下，最小值 為300的延伸率應可以被測出。78 r型試樣m值的測定 應變速率敏感性指數(shù)m值應通過試驗中斷前試驗力和試樣尺寸的測量來測定。采用兩個或兩個以上的橫梁分離速率拉伸試樣，當r部分的伸長量達到指定值時中斷試驗。在選擇最小和最大的橫梁分離速率時應使他們之間的差值在210倍之間。r部分的伸長量通常 被指定為3 mm+05 trim，這個變形量可認為是在起始形變過程中的伸長量。對于每一次試驗，可以將 每一個分段線上(見圖4)的真應力d(i)和的真應變速率fi(i)測出，具體測定在a)到g)中敘述。a)如圖4所示，在r部分的中間區(qū)域，在拉伸軸方向以3 mm的間距作五個分段線，將試樣拉伸 軸沿水

18、平方向放置，r部分中心部位最小橫截面積處的分段線稱為0線，其左邊的分別稱為 一6和一3線，右邊的分別稱為+3和+6線；圖4 r部分的分段線圖b)試驗前測量r部分各分段線處相應的寬度b。(i)(i一一6，一3，0，+3，+6)和厚度t。(i)，計算 相應的橫截面積；c)當r部分的伸長lr達到3 mm時停止試驗，記錄該點力值和所用時間 t。指力從彈性gbt 24 1722009 階段軸向力開始線性增加到停止試驗的時間；d)測量停止試驗后試樣r部分相應于各分段線處的寬度6(i)和厚度f(i)，計算相應的橫截面積s(i)。測量儀器應保證足夠的準確度；e)按式(7)和式(8)計算每個分段線處的流變應力一(i)和真應變(i)：d(i)一去3 l zj(i)一1“isoi(i)3 l z jf)由