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1、金属材料室温拉伸试验方法金属材料室温拉伸试验方法1试样原始横截面积的测量11 测量的准确度要求要求测量出最小原始横截面积So。以实测的横截面尺寸计算试样原始横截面积。除非相关产品标准或协议另有规定，不采用标称截面积。测量准确度要求：薄板和薄带用矩形试样：横截面积准确度2%不经机加工试样：横截面积准确度1%机加工圆形和矩形试样：每个横截面积尺寸准确度0.5%机加工弧形试样和环形度样圆管段试样：横截面积准确1%12 量具或尺寸测量仪器的选择试样横截面积测定的准确性受多种因素的影响，而量具的分辨力是主要因素之一。 建议按照标准中表 3 的要求选择量具或尺寸测量仪器的测量分辨力，以使面积测定准确度有保
2、证。按照国家计量标准 JJG1001-1991 的定义， 分辨力 resolution定义为：“指示装置对紧密相邻量值有效分辨的能力。注：一般认为模拟式指示装置的分辨力为标尺分度值的一半， 数字式指示装置的分辨力为末位数的一个字码”例如，卡尺的游标分度值为 0.02mm ,则其分辨力为 0.01mm。13 测量部位和方法1对于圆形横截面积的试样， 在其标距的两端及中间三处横截面上相互垂直的两个方向测量直径，取其平均直径计算面积，取三处测量得的最小值为试样的原始横截面积。2对于矩形和弧形横截面试样， 在其标距的两端及中间三处横截面上测量厚度 或壁厚 和宽度， 取三处测得的最小横截面积为试样的原始
3、横截面积。3对于环形横截面试样圆管段试样，在其一端相互垂直的方向测量外直径和四处的壁厚， 以平均外径和平均壁厚计算的横截面积为试样的原始横截面积。14 称重方法测定原始横截面积具有名义上恒定横截面的试样，可以用称重方法测定其横截面积。但这种方法测定的是平均横截面积，因此建议在报告中注明为称重方法测定。试样长度测量准确度：0.5%试样质量测定准确试：0.5%试样的材料密度：至少取 3 位有效数字15 原始横截面积的计算值因为原始横截面积数值是中间数据，不是试验结果数据，所以，如果必须计算出原始横截面积的值时，其值至少保留 4 位有效数字。计算时，常数 应至少取4 位有效数字。对于圆管的弧形试样，
4、b/D0.25%时用标准中的式D1计算；b/D0.25 时用标准中的式D2计算；式D1严格准确，式D2为近似准确的公式，但与式D1的误差不大，可以忽略。建议，b/D0.17 时也可采用式D2计算,以保证计算误差在可忽略的范围内。2原始标距的标记试样比例标距的计算值应修约到最接近 5mm 的倍数，中间数值向较大一方修约。标记原始标距的准确试应在1%以内，由于标记试样标距装置的检验尚无相应标准， 因此， 建议试验室应自行检查其准确度， 可以用小冲击点、细划线或细墨线做标记，标记应清晰，试验后能分辨，不影响性能的测定。对于带头试样，原始标距应在平行长度的居中位置上标出。3平行长度的测量一般不测试试样
5、的平行长度，但如采用力夹头位移方法测定规定非比例延伸强度时，必须在试验前测出平行长度，准确度在1%以内。不应采用平行长度的标称值，除非实际值能保证准确到1%。4试验设备准确度级41 引伸计引伸计是测延伸用的仪器。应把引伸计看成是一个测量系统包括位移传感器、记录器和显示器。引伸计应符合 GB/T12160-2002 规定的准确度级，并按照该标准要求定期进行检验。每一引伸计级别包含 3项内容，即标距误差、系统误差和分辨力。引伸计的检验应包括这 3 项内容。标准中规定，测定不同性能时，使用不同级别的引伸计，测定上屈服强度、下屈服强度、屈服点延伸率、规定总延伸强度、规定非比例延伸强度、 规定残余延伸强
6、度和规定残余延伸强度的验证试验使用不劣于 1 级准确度的引伸计：测定其它具有较大延伸率的性能，例如抗拉强度、最大力总伸长率、最大力非比例伸长率、断裂总伸长率和断后伸长率等，应使用不劣于 2 级准确度的引伸计在这里顺便说明，在使用引伸计系统测定性能时。标准中没有规定放大倍数的下限， 是因为引伸计级别里规定了分辨力的要求，这就间接地起到了对最小数放大倍数的限定。42 试验机试验机应符合 GB/T168231997 规定的准确度级，并按照该标准要求检验。测定各强度性能均应采用 1 级或优于 1 级准确度的试验机。试验机的每一准确度级都包含 5 项内容，应按照GB/T16825-1997 的要求进行检
7、验。其中示值进回程相对误差在有要求时才进行检验。，其他 4 项应进行定期检验，经检验合格后的试验机方能使用应以拉力方式检验。对于大吨位试验机，假设采用压力方式检验，应在检验报告中注明。5试验速率试验速率对性能的测定有明显影响。新、旧标准对试验速率的规定主要不同之处有两个方面， 新标准规定的弹性应力速率允许范围比旧标准的宽和高，见表 5。对对测定强度Rp,Rt ,Rr,增加了在塑性范围的应变速率不超过 0.025/s 的要求。 对于抗拉强度的试验速率， 规定应变速率不超过 0.008/s 相关夹头别离速率 0.48Lc/min。与旧标准规定夹别离速率不超过 0.5Lc/min 要求有所不同。61
8、测定 ReH 的试验速率在弹性范围和直至上屈服强度，弹性应力速率应符合表 5即标准中的表 4规定的要求，并尽可能保持恒定。62测定 ReL 的试验速率试样平行长度的变速率应在 0.00025/s0.0025/s 之间。平行长度内的应变速率应尽可能保持恒定。如不能直接调节这一应变速率，应通过调节屈服即将开始前的应力速率来调整，在屈服完成之前不再调节试验机控制。任何情况下，弹性范围内的应力速率不得超过表 5 规定的最大速率。63测定规定强度 Rp,Rt 和 Rr 的试验速率屈服前的弹性应力速率应符合表 5 规定的要求，并尽可能保持恒定，进入塑性范围和直至规定强度应变速率不应超过 0.0025/ s
9、。如果不能调节这一应变速率，应调节屈服前弹性应力速率不超过表 5 规定的最大速率， 直至规定强度测定，不再调节试验机的控制。64测定 Rm 的试验速率在塑性范围，平行长度的应变速率应不超过 0.008/ s相对于夹头别离速率0.48Lc/min。如果在同一试验中不测定屈服性能，允许在弹性范围到达塑性范围的最大应变速率虽然， 此种情况下弹性阶段的应力速率可能超过表 5 规定的最大值135 测定 Ae 的试验速率按照测定 ReL 的试验速率。65测定 Agt,Ag,At,A 和 Z 的试验速率按照测定 Rm 的速率要求。66弹性范围内应力速率与应变速率的等效换算在假定金属材料的弹性阶段应力与应变符
10、合虎克定律的前提下， 可以利用虎克定律关系进行应力速率与应变速率的等效换算， 以使用位移速率控制型的试验机做应力速率控制试验，用加力速率控制型的试验机做应力速率控制试验，用加力速率控制型的试验机做应变速率控制试验。=E/LcV12= 1/ESoV23式中 应力速率应变速率 E弹性模量 Lc试样平行长度 So试样原始横面积 V1位移速率等于 Lc.mm/s V2加力速率等于 F.N/s应注意,由于试验机的柔度和间隙存在.致使按理论计算得到的应力速率和应变速率比试验机上的实测值低。7性能的测定标准中共定义了 12 种可测的拉伸性能，即六种延性能 A，Ae ,Agt ,Ag ,At 和 Z 六种强度
11、性能 ReH,ReL,Rp,Rt,Rr 和 Rm。71断后伸长率 A 的测定1人工方法，试验前在试样平行长度上标记出原始标距误差1%和标距内等分格标记一般标记 10 个等分格。试验拉断后，将试样的断裂处对接在一起，使用轴线处于同一直线上，通过施加适当的压力以使对接严密。用分辨力不劣于 0.1mm 的量具测量断后标距，准确到0.25mm 以内。建议：断后标距的测量应读到所用量具的分辨力， 数据不进行修约， 然后计算断后伸长率。如果试样断在标距中间 1/3Lo 范围内，则直接测量两标点间的长度；如果断在标距内，但超出中间 1/3Lo 范围，可以采用移位方法见标准中附录F测定断后标距。如果试样在标距
12、中间 1/3Lo 范围以外，而其断后伸长率符合规定量小值要求，则可以直接测量两标点间的距离，测量数据有效而不鉴定断裂位置处于何处。如果断在标距外，而且断后伸长率未到达规定最小值，则结果无效，需用同样的试样重新试验。2图解方法包括自动方法用引伸计系统记录力-延伸曲线，或采集力-延伸数据，直至试样断裂。读取或判读断裂点的总延伸，扣除弹性延伸部分后得到的非比例延伸作为断后伸长。扣除的方法是，过断裂点作平行于曲线的弹性直线段的平行线交于延伸轴，交点即确定了非比例延伸，见标准中的图 1。引伸计的标距应等于试样的原始标距，可以不在试样上标出原始标距但建议标出。建议，当断后伸长率 5% 时，使用不劣于 1
13、级引伸计；5% 时，使用不劣于 2 级引伸计。 原则上断裂在引伸计标距范围内测量方为有效，但断后伸长率到达规定最小值要求时，无论断于何处测量均为有效。仲裁试验协议选定其中一种方法。目前，自动方法还不能采用移位方法。3对于不经机加工的等横截面试样，如平行长度比其标距长许多，可以标记多组相互套叠的原始标距，部分可以伸入夹持范围。拉断后，在断裂所在这组标距上测定断后伸长率。4材料的断后伸长率 5% 时，建议采用标准中的附录 E 方法或采用图解方法测定。72断裂总伸长率 At 的测定仅采用图解方法包括自动方法。引伸计标距应等于试样标距。建议，假设断裂总延伸率 5% 时，使用不劣于 1 级引伸计；5%
14、时，使用不劣于 2 级引伸计。试验时记录力-延伸曲线或采集-延伸数据，直至断裂。以断裂点的总延伸计算 At。73最大力总伸长率 Agt 最大力非比例伸长率 Ag 的测定1图解方法包括自动方法 引伸计标距应等于或近似于试样标距。建议，当最大力总延伸率 5%时，使用不劣于 1 级引伸计；5% 时，使用不劣于2 级引伸计。试验时记录力-延伸曲线或采集力-延伸数据，直至超过最大力点。取最大力点总延伸计算 Agt 。从最大力总延伸中扣除弹性延伸部分得到非比例延伸，扣除的方法见标准中的图 1 所示。用得到的非比例延伸计算 Ag 。当曲线在最大力呈现一平台时，应以平台的中点作为最大力点，见标准中的图 1。2
15、人工方法 标准中的附录 G 提供了人工测定 Agt 和 Ag 的方法，但仅适用于棒材、线材和条材等长产品，而且要提供或通过测定材料的弹性模量E 方能进行结果的计算，测定方法见标准中的附录 G 。74屈服点延伸率 Ae 测定仅采用图解方法包括自动方法。引伸计标距应等于或接近试样标距报告中应注明引伸计标距，使用不劣于1 级准确度的引伸计。试验时，记录力延伸曲线或采集力-延伸数据，直至超过屈服阶段结束点结束点即加于硬化开始点。经过屈服阶段结束点作平行于曲线的弹性直线段的平行线，交于延伸轴，读取交点的非比例延伸计算 Ae，见标准中的图 6。如屈服阶段结束点不易于判别，可以经过屈服阶段最后一个谷点作切线
16、即水平线，然后延长加工硬化初始段的斜率线，此两线的交点作为屈服阶段结束点。8上屈服强度 ReH 下屈服强度 ReL 的测定1图解方法包括自动方法 引伸计标距应1/2Lo 。引伸计和试验同应不劣于 1 级准确度。试验速率按 13.1 和 13.2 的要求。记录力-延伸曲线或力-位移曲线，或采集力=延伸位移数据，直至超过屈服阶段。按照定义在曲线上判定上屈服力和下屈服力的位置点， 判定下屈服力时要排除初始瞬时效应的影响。上、下屈服力判定的基本原则如下：屈服前 第一人峰值力第一个极大力判为上屈服力，不管其后的峰值力比它大或小。屈服阶段中如呈现两个或两个以上的谷值力，舍去第一个谷值力第一个极小值力，取其
17、余谷值中力中之最小者判为下屈服力。如只呈现一个下降谷值力，此谷值力判为下屈服力。 屈服阶段中呈现屈服平台，平台力判为下屈服力。如呈现多个而且后者高于前者的屈服平台，判第一个平台力为下屈服力。 正确的判定结果应是下屈服力必定低于上屈服力。上述 4 条基本原则应该说是十分重要的，不仅对人工判定方法，而且对自动化测定方法中测定程序的编制有帮助。以测得的上和下屈服力分别计算ReH 和 ReL 。2 指针方法 试验时试验人员要注视试验机测力表盘指针的指示，按照定义判读上屈服力和下屈服力。当指针首次停止转动，指不保持恒定的力判 为下屈服力；指针首次回转前指示的最大力判 为上屈服力；当批针出现多次回转，则不
18、考虑第一次回转，而读取其余这些回转指示的最小力判为下屈服力；当仅呈现 1 次回转，则判读回转的最小力为下屈服力。以测得的上、下屈服力分别计算ReH 和 ReL 。3 注意几点 材料呈现明显屈服状态不连续屈服状态时，相关产品标准应规定或说明测定上屈服强度，或下屈服强度，或两者。当相关产品标准未明确规定和说明时，测定上屈服强度和下屈服强度并报告；只呈现单一屈服状态呈现单一屈服平台的情况测定为下屈服强度并报告；假设无异议，可仅测定下屈服强度报告。 当规定了要求测定屈服强度性能，但材料在实际试验时并不呈现出明显屈服状态，而呈现出连续的屈服状态，此种情况材料不具有可测的上屈服强度和或 下屈服强度性能。 建议测定非比例延伸强度 Rp0.2 ,并注明无明显屈服。有可能出现上述情况的材料，建议相关产品标准规定要求测定屈服强度时，应进一步说明“当出现无明显屈服时测定规定非比例延伸强度Rp0.2”。 当材料屈服力并无呈现下降或保持恒定，而是呈缓慢上升状态，只要能够分辨出力始终处在增加，尽管增加的量不大，这种状态判为无明显屈服状态，如图 2 所示。建议测定 Rp0.2 并报告。咨询咨询：黄先生：黄先生
