金屬材料室溫拉伸試驗方法1

1、金屬材料室溫拉伸試驗方法1 試樣原始橫截面積的測量11 測量的準確度要求要求測量出最小原始橫截面積So。以實測的橫截面尺寸計算試樣原始橫截面 積。除非相關產品標準或協(xié)議另有規(guī)定，不采用標稱截面積。測量準確度要求： 薄板和薄帶用矩形試樣：橫截面積準確度w± 2%不經機加工試樣：橫截面積準確度w± 1%機加工圓形和矩形試樣：每個橫截面積尺寸準確度=±0.5%機加工弧形試樣和環(huán)形度樣圓管段試樣：橫截面積準確w±1%12 量具或尺寸測量儀器的選擇試樣橫截面積測定的準確性受多種因素的影響，而量具的分辨力 是主要因素之一。 建議按照標準中表 3 的要求選擇量具或尺寸

2、測量儀器的測量分 辨力，以使面積測定準確度有保證。按照國家計量標準 JJG1001-1991 的定義，分辨力 resolution 定義為：“指示裝置對緊密相鄰量值有效分辨的能力。 注：一般認為模擬式指示 裝置的分辨力為標尺分度值的一半， 數字式指示裝置的分辨力為末位數的一個字 碼”例如，卡尺的游標分度值為 0.02mm ,則其分辨力為 0.01mm。1 3 測量部位和方法 1對于圓形橫截面積的試樣， 在其標距的兩端及中間三處橫截面上相互垂直的兩個方向測量直徑， 取其平均直徑計算面積， 取三處測量得的最小值為 試樣的原始橫截面積。 2對于矩形和弧形橫截面試樣， 在其標距的兩端及中間三處橫截面上

3、測量厚度或壁厚和寬度，取三處測得的最小橫截面積為試樣的原始橫截面積。 3對于環(huán)形橫截面試樣圓管段試樣，在其一端相互垂直的方向測量外直徑和四處的壁厚， 以平均外徑和平均壁厚計算的橫截面積為試樣的原始橫 截面積。1 4 稱重方法測定原始橫截面積具有名義上恒定橫截面的試樣， 可以用稱重方法測定其橫截面積。 但這種方法測 定的是平均橫截面積，因此建議在報告中注明為稱重方法測定。試樣長度測量準確度：w± 0.5%試樣質量測定準確試：w± 0.5% 試樣的材料密度：至少取 3 位有效數字 15 原始橫截面積的計算值因為原始橫截面積數值是中間數據， 不是試驗結果數據， 所以，如果必須計算

4、出 原始橫截面積的值時，其值至少保留 4位有效數字。計算時，常數 n應至少取 4 位有效數字。對于圓管的弧形試樣，b/D>0.25%時用標準中的式D1計算；b/DV0.25時用 標準中的式D2計算；式D1嚴格準確，式D2為近似準確的公式，但與 式D1的誤差不大，可以忽略。建議，b/D V 0.17時也可采用式D2計算， 以保證計算誤差在可忽略的范圍內。2 原始標距的標記試樣比例標距的計算值應修約到最接近 5mm勺倍數，中間數值向較大一方修約。 標記原始標距的準確試應在± 1%以內，由于標記試樣標距裝置 的檢驗尚無相應標準， 因此，建議試驗室應自行檢查其準確度， 可以用小沖擊點、

5、 細劃線或細墨線做標記，標記應清晰，試驗后能分辨，不影響性能的測定。 對于帶頭試樣，原始標距應在平行長度的居中位置上標出。3 平行長度的測量一般不測試試樣的平行長度，但如采用力夾頭位移方法測定規(guī) 定非比例延伸強度時， 必須在試驗前測出平行長度， 準確度在± 1%以內。不應采 用平行長度的標稱值，除非實際值能保證準確到± 1%。4 試驗設備準確度級41 引伸計引伸計是測延伸用的儀器。應把引伸計看成是一個測量系統(tǒng)包 括位移傳感器、記錄器和顯示器。引伸計應符合 GB/T12160-2002 規(guī)定的準確 度級，并按照該標準要求定期進行檢驗。每一引伸計級別包含 3 項內容，即標距誤差

6、、系統(tǒng)誤差和分辨 力。引伸計的檢驗應包括這 3 項內容。標準中規(guī)定，測定不同性能時，使用不同級別的引伸計，測定 上屈服強度、下屈服強度、屈服點延伸率、規(guī)定總延伸強度、規(guī)定非比例延伸強 度、規(guī)定殘余延伸強度和規(guī)定殘余延伸強度的驗證試驗使用不劣于 1 級準確度的 引伸計：測定其它具有較大延伸率的性能，例如抗拉強度、最大力總伸長率、最 大力非比例伸長率、 斷裂總伸長率和斷后伸長率等， 應使用不劣于 2 級準確度的 引伸計在這里順便說明， 在使用引伸計系統(tǒng)測定性能時。 標準中沒有規(guī)定放大倍數的下 限，是因為引伸計級別里規(guī)定了分辨力的要求， 這就間接地起到了對最小數放大 倍數的限定。42 試驗機試驗機應

7、符合 GB/T168231997 規(guī)定的準確度級，并按照該標準 要求檢驗。測定各強度性能均應采用 1 級或優(yōu)于 1 級準確度的試驗機。試驗機的每一準確度級都包含 5 項內容，應按照GB/T16825-1997的要求進行檢驗。其中示值進回程相對誤差在有要求時才進行 檢驗。，其他 4 項應進行定期檢驗， 經檢驗合格后的試驗機方能使用應以拉力方 式檢驗。對于大噸位試驗機，假設采用壓力方式檢驗，應在檢驗報告中注明。5 試驗速率試驗速率對性能的測定有明顯影響。新、舊標準對試驗速率的規(guī) 定主要不同之處有兩個方面， 新標準規(guī)定的彈性應力速率允許范圍比舊標準的寬 和高，見表 5。對對測定強度 Rp,Rt ,R

8、r , 增加了在塑性范圍的應變速率不超 過 0.025/s 的要求。對于抗拉強度的試驗速率， 規(guī)定應變速率不超過 0.008/s 相 關夾頭別離速率 0.48Lc/min 。與舊標準規(guī)定夾別離速率不超過 0.5Lc/min 要 求有所不同。6.1測定ReH的試驗速率在彈性范圍和直至上屈服強度，彈性應力速率應符合表5即標準中的表 4規(guī)定的要求，并盡可能保持恒定。6. 2測定ReL的試驗速率試樣平行長度的變速率應在 0.00025/s0.0025/s 之間。平行長度內的應變速 率應盡可能保持恒定。 如不能直接調節(jié)這一應變速率， 應通過調節(jié)屈服即將開始 前的應力速率來調整， 在屈服完成之前不再調節(jié)試

9、驗機控制。 任何情況下， 彈性 范圍內的應力速率不得超過表 5 規(guī)定的最大速率。6. 3測定規(guī)定強度 Rp,Rt 和 Rr 的試驗速率屈服前的彈性應力速率應符合表 5規(guī)定的要求，并盡可能保持恒定， 進入塑性范 圍和直至規(guī)定強度應變速率不應超過 0.0025/ s 。如果不能調節(jié)這一應變速率， 應調節(jié)屈服前彈性應力速率不超過表 5 規(guī)定的最大速率， 直至規(guī)定強度測定， 不 再調節(jié)試驗機的控制。6. 4測定Rm的試驗速率在塑性范圍，平行長度的應變速率應不超過 0.008/ s 相對于夾頭別離速率 0.48Lc/min 。如果在同一試驗中不測定屈服性能， 允許在彈性范圍到達塑性范 圍的最大應變速率

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

11、性模量Lc 試樣平行長度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應注意 , 由于試驗機的柔度和間隙存在 . 致使按理論計算得到的應力速率和應變 速率比試驗機上的實測值低。7 性能的測定標準中共定義了 12 種可測的拉伸性能，即六種延性能 A，Ae ,Agt ,Ag ,At 和 Z 六種強度性能 ReH,ReL,Rp,Rt,Rr 和 Rm。71斷后伸長率 A 的測定1人工方法，試驗前在試樣平行長度上標記出原始標距誤差W±1%和標距內等分格標記一般標記 10個等分格。試驗拉斷后，將試樣的斷裂處對 接在一起，使用軸線處于同一直線上，通過

12、施加適當的壓力以使對接嚴密。用分辨力不劣于0.1mm的量具測量斷后標距，準確到土 0.25mm以內。建議：斷 后標距的測量應讀到所用量具的分辨力， 數據不進行修約， 然后計算斷后伸長率。 如果試樣斷在標距中間 1/3Lo 范圍內，則直接測量兩標點間的長度； 如果斷在標 距內，但超出中間1/3LO范圍，可以采用移位方法見標準中附錄 F測定斷后 標距。如果試樣在標距中間 1/3LO 范圍以外， 而其斷后伸長率符合規(guī)定量小值要求， 則 可以直接測量兩標點間的距離， 測量數據有效而不鑒定斷裂位置處于何處。 如果 斷在標距外， 而且斷后伸長率未到達規(guī)定最小值， 則結果無效， 需用同樣的試樣 重新試驗。

13、2圖解方法包括自動方法用引伸計系統(tǒng)記錄力 - 延伸曲線，或采集力 -延 伸數據，直至試樣斷裂。 讀取或判讀斷裂點的總延伸， 扣除彈性延伸部分后得到 的非比例延伸作為斷后伸長。 扣除的方法是， 過斷裂點作平行于曲線的彈性直線 段的平行線交于延伸軸，交點即確定了非比例延伸，見標準中的圖1。引伸計的標距應等于試樣的原始標距， 可以不在試樣上標出原始標距 但建議標 出。建議，當斷后伸長率 5%時，使用不劣于1級引伸計；5%時，使用 不劣于 2 級引伸計。原則上斷裂在引伸計標距范圍內測量方為有效， 但斷后伸長 率到達規(guī)定最小值要求時，無論斷于何處測量均為有效。 仲裁試驗協(xié)議選定其中一種方法。目前，自動方

14、法還不能采用移位方法。 3對于不經機加工的等橫截面試樣，如平行長度比其標距長許多，可以標記 多組相互套疊的原始標距， 部分可以伸入夾持范圍。 拉斷后， 在斷裂所在這組標 距上測定斷后伸長率。4材料的斷后伸長率 5%時，建議采用標準中的附錄 E方法或采用圖解方 法測定。72斷裂總伸長率 At 的測定僅采用圖解方法包括自動方法。引伸計標距應等于試樣標距。建議，假 設斷裂總延伸率 5%時，使用不劣于1級引伸計；5%時，使用不劣于2級 引伸計。 試驗時記錄力 -延伸曲線或采集 - 延伸數據， 直至斷裂。 以斷裂點的總延 伸計算 At 。7. 3最大力總伸長率Agt最大力非比例伸長率Ag的測定 1圖解方

15、法包括自動方法引伸計標距應等于或近似于試樣標距。建議，當最大力總延伸率 5%寸，使用不劣于1級引伸計；5%時，使用不劣于 2 級引伸計。試驗時記錄力 -延伸曲線或采集力 -延伸數據，直至超過最大力點。 取最大力點總延伸計算 Agt 。從最大力總延伸中扣除彈性延伸部分得到非比 例延伸，扣除的方法見標準中的圖 1 所示。用得到的非比例延伸計算 Ag 。當曲 線在最大力呈現一平臺時，應以平臺的中點作為最大力點，見標準中的圖 1。2人工方法 標準中的附錄G提供了人工測定Agt和Ag的方法，但僅適用于棒材、線材和條材等長產品，而且要提供或通過測定材料的彈性模量E方能進行結果的計算，測定方法見標準中的附錄

16、 G 。74屈服點延伸率 Ae 測定僅采用圖解方法包括自動方法。引伸計標距應等于或接近試樣標距報 告中應注明引伸計標距，使用不劣于 1 級準確度的引伸計。試驗時，記錄力延 伸曲線或采集力 - 延伸數據，直至超過屈服階段結束點結束點即加于硬化開始 點。經過屈服階段結束點作平行于曲線的彈性直線段的平行線，交于延伸軸， 讀取交點的非比例延伸計算 Ae，見標準中的圖6。如屈服階段結束點不易于判別，可以經過屈服階段最后一個谷點作切線即 水平線，然后延長加工硬化初始段的斜率線， 此兩線的交點作為屈服階段結束 點。8 上屈服強度ReH下屈服強度ReL的測定1圖解方法包括自動方法 引伸計標距應1/2L0。引伸

17、計和試驗同應不劣于 1 級準確度。試驗速率按 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 =延伸位移數據，直至超過屈服階段。按照定義在曲線上判定上屈服力和下屈服力的位置點， 判定下屈服力時要排除 初始瞬時效應的影響。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。 屈服階段中如呈現兩個或兩個以上的谷值力，舍去第一個谷值力第 一個極小值力 ，取其余谷值中力中之最小者判為下屈服力。 如只呈現一個下降 谷值力，此谷值力判為下屈服力。 屈服階段中呈現屈服平臺，平臺力判為下屈服力。如呈現多個而且后者高

18、 于前者的屈服平臺，判第一個平臺力為下屈服力。 正確的判定結果應是下屈服力必定低于上屈服力。上述 4 條基本原則應該說是十分重要的，不僅對人工判定方法，而且 對自動化測定方法中測定程序的編制有幫助。以測得的上和下屈服力分別計算 ReH和 ReL。 2 指針方法 試驗時試驗人員要注視試驗機測力表盤指針的指示，按照定 義判讀上屈服力和下屈服力。當指針首次停止轉動，指不保持恒定的力判 為下 屈服力；指針首次回轉前指示的最大力判 為上屈服力；當批針出現多次回轉， 則不考慮第一次回轉， 而讀取其余這些回轉指示的最小力判為下屈服力； 當僅呈 現 1 次回轉，則判讀回轉的最小力為下屈服力。 以測得的上、 下屈服力分別計算 ReH和 ReL。3注意幾點材料呈現明顯屈服狀態(tài)不連續(xù)屈服狀態(tài)時，相關產品 標準應規(guī)定或說明測定上屈服強度， 或下屈服強度， 或兩者。 當相關產品標準未 明確規(guī)定和說明時， 測定上屈服強度和下屈服強度并報告； 只呈現單一屈服狀態(tài) 呈現單一屈服平臺 的情況測定為下屈服強度并報告； 假設無異議