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1、金属材料 拉伸试验 第一部分：室温试验方法蒙世合2013-08金属力学性能试验方法金属力学性能试验方法1.金属力学性能试验方法标准概述 在力学、化学、金相、无损检验中，金属力学性能试验方法标准是冶金产品质量检测标准中重要的一部分。力学性能是指材料在外加载荷与环境因素联合作用下表现的行为，也就是材料抵抗外加载荷引起变形和断裂的能力。 按国际标准化组织对本部分的分类，有如下5部分：拉伸屈服压缩弯曲剪切蠕变延伸率断面收缩率弯曲曲率模量弯曲模量冲击强度缺口敏感性磨损阻力疲劳强度金属的服役性能与力学性能相关拉伸试验冲击试验硬度试验2.金属力学性能基本概念3.拉伸试验 在试样两端缓慢地施加载荷，使试样的工
2、作部分受轴向拉力，引起试样沿轴在试样两端缓慢地施加载荷，使试样的工作部分受轴向拉力，引起试样沿轴向伸长，直至拉断为止。向伸长，直至拉断为止。 金属材料拉伸试验技术包含：室温拉伸、高温拉伸、低温拉伸、液氦拉伸、弹性模量和泊松比（静态法）与薄板和薄带塑性应变比、拉伸应变硬化指数七项标准试验方法。GB/T 228分为以下四个部分：金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法国标标准号：GB/T 228.1-2010 内容与国际标准ISO 6892-1：2009基本一致l增加了增加了方法方法A应变速率控制方法；应变速率控制方法；l修改了试验结果的数值修约方法；修改了试验结果的数值修约方法；l将原始横截面
3、积的最小值改为将原始横截面积的最小值改为平均值平均值；l符号变更；符号变更；l增加了对于上、下屈服强度位置判定的基本原则；增加了对于上、下屈服强度位置判定的基本原则；l增加了拉伸试验测量不确定度的评定方法；增加了拉伸试验测量不确定度的评定方法；l增加了资料性附录增加了资料性附录A计算机控制拉伸试验机使用时的建议；计算机控制拉伸试验机使用时的建议；l增加了资料性附录增加了资料性附录F考虑试验机刚度后估算的横梁位移速率方法考虑试验机刚度后估算的横梁位移速率方法 GB/T228.1-2010GB/T228.1-2010与与与与GB/T228-2002GB/T228-2002主要区别主要区别主要区别主
4、要区别符号变化符号变化GB/T 228-2010GB/T 228-2010GB/T 228-2002GB/T 228-2002定义定义a a0 0，T Ta a矩形横截面试样原始厚度或管壁矩形横截面试样原始厚度或管壁厚度厚度b b0 0b b矩形横截面试样平行长度的原始矩形横截面试样平行长度的原始宽度或管的纵向剖条宽度或扁丝宽度或管的纵向剖条宽度或扁丝原始宽度原始宽度d d0 0d d圆形横截面试样平行长度的原始圆形横截面试样平行长度的原始直径或圆丝原始直径或管的原始直径或圆丝原始直径或管的原始内径内径D D0 0D D管原始外直径管原始外直径A AWNWNA A g g无颈缩塑性伸长率无颈缩
5、塑性伸长率 L Lf f无无断裂总延伸断裂总延伸无无应变速率应变速率GB/T 228-2010GB/T 228-2002定定义无无平行平行长长度估度估计计的的应变应变速率速率V Vc c无无横梁位移速率横梁位移速率无无应应力速率力速率mm无无应应力力- -延伸率曲延伸率曲线线在在给给定定试验时试验时刻的斜率刻的斜率mmE E无无应应力力- -延伸率曲延伸率曲线弹线弹性部分的斜率性部分的斜率无无 P P规规定非比例延伸率定非比例延伸率无无 t t规规定定总总延伸率延伸率无无 r r规规定残余延伸率定残余延伸率符号变化符号变化拉伸试验概述拉伸试验概述金属拉伸金属拉伸试验准备试验准备试验速率模式试验
6、速率模式主要技术内容主要技术内容学习讨论内容学习讨论内容一、拉伸试验概述一、拉伸试验概述1.单向拉伸试验特点应力状态：单向拉应力，应力状态简单，最常用的力学性能试验方法拉伸试验反映的信息：弹性变形、塑性变形和断裂（三种基本力学行为），能综合评定力学性能。通过拉伸试验可测材料的弹性、强度、延伸率、加工硬化和韧性等重要的力学性能指标，它是材料的基本力学性能。a.在工程应用中，拉伸性能是结构静强度设计的主要依据之一。b.提供预测材料的其它力学性能的参量，如抗疲劳、断裂性能。c.研究新材料，或合理使用现有材料和改善其力学性能时，都要测定材料的拉伸性能。注意：拉伸试验的应力状态、加载速率、温度、试样等都
7、有严格规定。2.拉伸试验中的基本概念1）应力 每单位面积上承受的的力，用千帕（KPa）或兆帕（MPa）表示。 工程构件可能受到的应力类型有：拉伸、压缩、剪切、扭转、弯曲 等四种形式的应力所有的应力，不论有多复杂，都可以描述成两个或多个基本应力的组合。应力 变形方式 应力类型单向应力剪切应力扭转力矩弯曲力矩拉伸伸长 压缩压缩剪切剪切扭转扭转弯曲弯曲应变是被测试材料尺寸的变化率，它是加载后应力引起的尺寸变化。由于应变是一个变化率，所以它没有单位。2）应变应变的计算3.基本术语1、平行长度 Lc试样两头部或两夹持部分（不带头试样）之间的平行长度。俗称：可工作段。(名义截面积相等)2、试样标距原始标距
8、 L0：试验前，测量试样伸长所标记的长度。引伸计标距 Le：用引伸计测量试样延伸所使用的试样部分的长度。断后标距 Lu：试样拉断后，将断口对接在一起时,试样的标距长度3、断面收缩率 Z试样拉断后，缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分率。与应力有关的术语 1、屈服强度 上屈服强度 ReH：试样发生屈服，并且外力首次下降前的最高应力。 下屈服强度 ReL：不记初始瞬时效应时，屈服阶段中的最低应力。 2、规定延伸强度 规定塑性延伸强度 Rp：试样标距部分的塑性延伸率等于规定的引伸计标距百分率 时对应的应力。 规定总延伸强度 Rt：试样标距部分的总延伸等于规定的引伸计标距百分率时的应力。 规
9、定残余延伸强度 Rr：试样卸除应力后，标距部分的残余延伸率等于规定的原始标距或引伸计标距百分率时的应力。 3、抗拉强度 Rm 相应最大力对应的应力。 伸长率延伸率术语断后伸长率 A：试样拉断后，原始标距部分的残余伸长与原始标距的百分率。断裂总延伸率 At: 试样在断裂时刻，原始标距的总延伸（弹性延伸加塑性延伸）与引伸计标距之比的百分率。最大力塑性延伸率 Ag：试样拉至最大力时，原始标距的塑性延伸与引伸计标距之比的百分率。最大力总延伸率 Agt：试样拉至最大力下时，原始标距的总延伸（弹性延伸加塑性延伸）与引伸计标距之比的百分率。残余延伸率：试样施加并卸除外力后，引伸计标距的延伸与引伸计标距的百分
10、率。屈服点延伸率 : 试样自屈服开始到屈服阶段结束之间，引伸计标距的伸长与引伸计标距的百分率。4、拉伸应力-应变曲线使用电子万能试验机对材料进行拉伸，由电脑记录下实验过程中的应力与应变，并绘制成曲线。对于不同的材料，有不同的拉伸曲线。比例变形阶段(oa)；弹性变形阶段(ob)；微塑性应变阶段(bc)；屈服塑性变形阶段(cd)；应变硬化阶段(de)；局部缩颈变形断裂阶段(ef)。应力应力应力应力- - - -应变曲线的几种形式应变曲线的几种形式应变曲线的几种形式应变曲线的几种形式 脆性断裂韧性断裂二、拉伸试验准备二、拉伸试验准备1.1.拉伸试验设备拉伸试验设备2.2.拉伸试验试样拉伸试验试样3.
11、3.量具量具4.4.试样的检查、标记试样的检查、标记5.5.试样尺寸的测量试样尺寸的测量1.拉伸试验设备1）拉力试验机分类：分类：机械式、液压式、电子万能以及电液式机械式、液压式、电子万能以及电液式组成：组成：加载机构、夹样机构、记录或输出机构、测力机构加载机构、夹样机构、记录或输出机构、测力机构要求：要求：达到达到1 1级或以上精度级或以上精度有加载调速装置有加载调速装置有数据记录或显示装置有数据记录或显示装置由计量部门定期进行检定由计量部门定期进行检定 分级分级级别级别示值相对示值相对误差误差示值重复示值重复性相对误性相对误差差示值进示值进回程相回程相对误差对误差零点相零点相对误差对误差相
12、对分相对分辨力辨力0.50.50.50.50.50.50.750.750.050.050.250.251 11.01.01.01.01.51.50.10.10.50.52 22 22 23.03.00.20.21.01.03 33 33 34.54.50.30.31.51.5拉力试验机图例电子式电子式液压式液压式夹持装置作用：使不同形状、尺寸和材质的试样能顺利进行试验分类：手工夹头，气动夹头，液压夹头楔形夹头，螺纹夹头，台阶夹头，薄板夹头，线材夹头夹具图例气动夹具 液压夹具 平板夹具试验的同轴度定义：最大弯曲应变与轴向应变的百分比引起不同轴度因素：试验机的不同轴试样夹偏试样不平直同轴度对试验的
13、影响：影响弹性段的线形影响屈服特性，使明显屈服变成不明显屈服2）引伸计 国家标准：GB/T 12160-2002定义：用于测量线变形的仪器。 按照国际标准的意见：“应把引伸计看成是测量位移的装置和指示或记录位移的系统。”即是一种测量系统而不是简单的器具。组成：变形部分（与试样表面接触，感受试样的微量变形）；传递和放大部分（将接受到的变形放大）；指示部分（记录或显示变形量）。分类：机械式 电子式（如电阻式、电感式、电容式）光学式 按照测量方式可以是接触式或非接触式（引伸计的研发方向）。引伸计图例光学式电阻式引伸计分级级别标距相对误差分辨力系统相对误差0.20.20.2 0.20.5 0.50.5
14、 0.51 11 12 22 2引伸计选用测试项目级别ReL，ReH，Rp，Rt，Rr，Ae1Rm，Agt，Ag，At，A22.拉伸试验试样1）分类产产品品类类型型试样类试样类型型薄板薄板- -板材板材线线材材- -棒材棒材- -型材型材厚度厚度0.1mm0.1mm3mm3mm薄板（薄板（带带）试样试样厚度厚度 3mm3mm直径或直径或边长边长 4mm4mm板材、棒材及型材板材、棒材及型材试样试样直径或直径或边长边长4mm4mm小直径小直径线线材、棒材及型材材、棒材及型材试样试样管材管材管材管材试样试样按产品形状分类按产品形状分类按产品形状分类按产品形状分类比例试样：拉伸试样的原始标距与原始横
15、截面积的平方根的比值k为常数，这样的拉伸试样称为比例试样。 k=5.65的试样称为短比例试样，其断后伸长率为A；k=11.3的试样称为长比例试样，其断后伸长率为A11.3；试验时，一般优先选用短比例试样，但要保证原始标距不小于15mm，否则，建议选用长比例试样或其他类型试样。非比例试样非比例试样：它的标距与试样截面不存在比例关系，称为非比例试样。对于截面较小的薄带试样以及某些异型截面试样，可以采用非比例试样（定标距试样）：L L0 0为为50mm50mm、80mm80mm、100mm100mm、200mm200mm按按按按L L0 0与与与与S S0 0的关系分类的关系分类的关系分类的关系分类
16、2）拉伸试样的一般形状3.量具量具或尺寸测量仪器准确度准确度的选择，应满足原始横截面积测定准确度的要求。量具或尺寸测量仪器的分辨力分辨力是影响测定准确度的主要因素之一。尺寸尺寸/mm/mm分辨力不大于分辨力不大于/mm/mm0.10.10.50.50.0010.001 0.50.52.02.00.0050.005 2.02.010.010.00.010.01 10.010.00.050.05注意：量具和尺寸测量装置应注意：量具和尺寸测量装置应经检验合格方能使用经检验合格方能使用。4.试样的检查、标记试验前应先检查试样外观是否符合要求。经加工的试样如发现表面有明显的横向刀痕，或有扭曲变形或淬火裂
17、缝的，应重新取样加工成合格试样。试样原始标距一般采用细划线或墨线进行标定，所采用的方法不能影响试样过早断裂。对于特薄或脆性材料，可在试样平行段内涂上快干着色涂料，再轻轻划上标线，可避免试样在刻线上断裂而影响试验结果。当平行长度远长于原始标距时，可标记相互重叠的几组标距。5.试样尺寸的测量测量计算试样的原始横截面积测量计算试样的原始横截面积。圆形截面试样：圆形截面试样：在标距两端及中间在标距两端及中间三处横截面上上上上相互垂直两个方向测量直径，以各处两个方向测量的直径的算术平均值计算横截面积;取三处测得横截面积的平均值作为试样原始横截面积。矩形截面试样：在标距两端及中间三处横截面上测量宽度和厚度
18、，取三处测得横截面积的平均值作为试样原始横截面积。三、试验速率模式三、试验速率模式 我我国国历历次次拉拉伸伸试试验验标标准准有有关关试试验验速速率率的的理理论论规规定定都都是是以以应应变变速速率率为为标标准准，但但我我国国历历次次拉拉伸伸试试验验标标准准有有关关试试验验速速率率的的理理论论规规定定都都是是以以应应变变速速率率为为标标准准，但但在在实实际际操操作作中中又又都都是是以以等等效效的的应应力力速速率率为为标标准准；而而在在新新标标准准中中在在实实际际操操作作中中又又都都是是以以等等效效的的应应力力速速率率为为标标准准；而而在在新新标标准准中中GB/T228.1-GB/T228.1-20
19、102010中中，则则从从理理论论规规定定到到实实际际操操作作均均实实现现了了以以应应变变速速率率为为标标准准的的方方法法。中中，则则从从理理论论规规定定到到实实际际操操作作均均实实现现了了以以应应变变速速率率为为标标准准的的方方法法。20102010版室温拉伸试验方法试验速率模式版室温拉伸试验方法试验速率模式版室温拉伸试验方法试验速率模式版室温拉伸试验方法试验速率模式应变速率控制：试验中变形信号与控制信号构成闭环回路来控制马达的工作。横梁位移控制：试验中马达的角度传感器的信号与控制信号构成闭环回路来控制马达的工作。应力速率控制：试验中力值传感器的信号与控制信号构成闭环回路来控制马达的工作。引
20、言 两种试验速率的控制方法。第一种方法两种试验速率的控制方法。第一种方法A A为应变速率（包括横梁位移为应变速率（包括横梁位移速率），第二种方法速率），第二种方法B B为应力速率。方法为应力速率。方法A A旨在减小测量应变速率敏旨在减小测量应变速率敏感参数时试验速率的变化和减小试验结果的测量不确定度。感参数时试验速率的变化和减小试验结果的测量不确定度。 方法方法A A阐述了两种不同类型的应变速率控制模式阐述了两种不同类型的应变速率控制模式: : 第一种应变速率第一种应变速率 是基于引伸计的反馈而得到的。是基于引伸计的反馈而得到的。 第二种第二种 是根据平行长度估计的应变速率，即通过控制平行长度
21、是根据平行长度估计的应变速率，即通过控制平行长度与需要的应变速率相乘得到的横梁位移速率来实现。与需要的应变速率相乘得到的横梁位移速率来实现。 l消除试验机刚度对ReH、ReL、RP0.2不确定度的影响；l可确保试样标距在试验中实现恒应变速率加载，消除材料塑性抗力指标不确定度的影响；l减小测定应变速率敏感参数（性能）时的试验速率变化和试验结果的测量不确定度。l是ReH、ReL、RP0.2比对试验统一规范的依据。应变速率控制的试验速率（方法A）优势： 拉伸试验中测定ReH 、ReL、Rp、Rt和Rm时应选用的应变速率范围新旧标准对试验速率的规定 所谓拉伸力学性能实质为拉伸应力-应变曲线各变形阶段的
22、特征点对应的特征应力和应变值。四、拉伸试验主要技术内容四、拉伸试验主要技术内容本标准定义了本标准定义了1212种可测拉伸性能，这些性能是：种可测拉伸性能，这些性能是： 强度性能：强度性能：上屈服强度（ReH）下屈服强度（ReL）规定塑性延伸强度（RP）规定总延伸强度（Rt）规定残余延伸强度（Rr）抗拉强度（Rm） 塑性性能塑性性能：屈服点延伸率（Ae）最大力总延伸率（Agt）最大力塑性延伸率（Ag）断裂总延伸率（At）断后伸长率（A）断面收缩率（Z）拉伸应力拉伸应力- -应变曲线应变曲线分析分析使用电子万能试验机对材料进行拉伸，由电脑记录下实验过程中的应力与应变，并绘制成曲线。对于不同的材料，
23、有不同的拉伸曲线。下面举个例子：O 应力应力应变应变弹性极限弹性极限比例极限比例极限下屈服强度下屈服强度 ReL抗拉强度抗拉强度 Rm弹性阶段弹性阶段屈服阶段屈服阶段强化阶段强化阶段颈缩阶段颈缩阶段屈服强度：yieldstrength当金属材料呈现屈服现象时，在试验期间达到塑性变形发生而力不增加的应力点，应区分上屈服强度和下屈服强度。上屈服强度(ReH)：upperyieldstrength试样发生屈服而力首次下降前的最高应力。下屈服强度(ReL)：loweryieldstrength相应最大力(Fm)的应力。断裂断裂抗拉强度(Rm)：tensile strength在屈服期间，不计初始瞬时效
24、应时的最低应力。根据应力-应变曲线不同阶段的变形特征，整个拉伸过程依次分为：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段、断裂。名词解释金属材料在所有的载荷从试样上撤除后，在不出现永久拉伸量时所能承受的最大应力。在弹性极限范围内，任何应变都很小并且都可以恢复。在应力-应变曲线中直线部分（即应力-应变成比例情况下），材料所能承受的最大应力。在实际应用中，弹性极限和比例极限由同一个应力产生。比例极限弹性极限比例极限和弹性极限的概念不同，但两者数值非常接近，工程中不作严格区分。弹性阶段：当外力解除后变形能够全部消除、恢复原状，为弹性变形弹性变形。屈服阶段：开始产生塑性变形塑性变形，即当外力解除后，变形不能
25、完全恢复，而残留下一部分变形。强化阶段：经过屈服阶段后，材料又恢复了抵抗变形的能力，要使它继续变形必须增加拉力。颈缩阶段：在试件某一薄弱的横截面处发生急剧的局部收缩，横截面面积迅速减小，塑性变形迅速增加。颈缩a)试样b)拉伸c)颈缩d)断裂 从以上典型的拉伸曲线上，可以测定金属材料如下性能：1 1 上屈服强度：上屈服强度：试样发生屈服而力首次下降前的最高应力2 2 下屈服强度：下屈服强度：屈服期间的最低应力，要注意这里要排除初始瞬时效应最低应力点所对应的应力。3 3 抗拉强度：抗拉强度：在最大力点所对应的应力。 4 4 屈服点延伸率：屈服点延伸率：对于呈现明显屈服现象的材料，从屈服开始至均匀硬
26、化开始之间的延伸率。要注意起点和终点的判定。5 5 最大力总延伸率：最大力总延伸率：f点处作一垂线，横座标原点与交点长度对应的伸长率（包括在此条件下的弹性伸长和塑性伸长率）。6 6 最大力塑性延伸率最大力塑性延伸率：f点处作一平行于弹性段的直线，横座标原点与交点对应的伸长率。7 7 断裂总延伸率：断裂总延伸率：断裂时刻的试样总伸长率（包括弹性伸长和塑性伸长率）。拉伸过程中无明显屈服脆性材料的拉伸曲线： 8 8、规定塑性延伸强度规定塑性延伸强度R Rp p： 规定塑性延伸率对应的应力，即在代表伸长的横坐标上取规定的伸长量，平行于弹性线段作一直线。在与曲线交点处作一水平线与力轴的交点力值所对应的应
27、力为Rp。一般称平行线法，适用于弹性段为直线的拉伸曲线。 对于弹性段不是直线的拉伸曲线，上述方法无法用，此时要用滞后环法或逐步逼近法进行测定。 9 9、规定总延伸强度规定总延伸强度R Rt t： 规定总延伸率对应的应力，即在代表伸长的横坐标上取规定的伸长量，平行于力轴作一直线。在与曲线交点处作一水平线与力轴的交点力值所对应的应力为Rt。1、屈服强度 1）屈服现象在金属拉伸试验过程中，当应力超过弹性极限后，变形增加较快，此时除了弹性变形外，还产生部分塑性变形。当外力增加到一定数值时突然下降，随后，在外力不增加或上下波动情况下，试样继续伸长变形，在力伸长曲线出现一个波动的小平台，这便是屈服现象。初
28、始瞬时效应初始瞬时效应初始瞬时效应初始瞬时效应下屈服强度上屈服强度屈服平台应力应力应变应变ReHRmReL不连续屈服屈服期间力不是始终持续增加，视为不连续屈服屈服期间力不是始终持续增加，视为不连续屈服屈服期间力不是始终持续增加，视为不连续屈服屈服期间力不是始终持续增加，视为不连续屈服应力应变0.5%0.2%RpRm连续屈服屈服期间力始终持续增加视为连续屈服屈服期间力始终持续增加视为连续屈服屈服期间力始终持续增加视为连续屈服屈服期间力始终持续增加视为连续屈服2）上、下屈服强度屈服强度屈服强度：当金属材料呈现屈服现象时，在试验期间达到塑性变形而力不增加的应力点。上屈服强度（上屈服强度（R ReHe
29、H）：Upper yield strength试样发生屈服而力首次下降前的最大应力。下屈服强度（下屈服强度（ R ReLeL）：Lower yield strength在屈服期间，不计初始瞬时效应时的最小应力。 R ReHeH和和R ReLeL的计算公式的计算公式：在正常试验条件下，由于下屈服强度ReL的数值较为稳定，再现性较好，所以常将下屈服强度ReL选作屈服强度指标。在特别要求的情况下也可能测定上屈服强度。北京 “鸟巢”外部钢结构Q460E钢，其屈服强度为460MPa。上屈服强度（上屈服强度（R ReHeH) )和下屈服强度（和下屈服强度（R ReLeL) )的测定的测定方法方法A A：a
30、)a)在直至测定在直至测定R ReHeH应按照规定的应变速率应按照规定的应变速率 。这一范围需要在试样上装夹引伸计，。这一范围需要在试样上装夹引伸计，消除拉伸试验机柔度的影响，以准确控制应变速率。（对于不能进行应变速率控制消除拉伸试验机柔度的影响，以准确控制应变速率。（对于不能进行应变速率控制的试验机，根据平行长度估计的应变速率的试验机，根据平行长度估计的应变速率 也可用。也可用。 应变速率应变速率 应尽可能保持恒定。在测定这些性能时，应尽可能保持恒定。在测定这些性能时， 应选用下面两个范应选用下面两个范围之一：围之一：范围范围1 1： =0.00007s=0.00007s-1-1，相对误差，
31、相对误差20%20%范围范围2 2： =0.00025s=0.00025s-1-1，相对误差，相对误差20%20%（如果没有其他规定，（如果没有其他规定，推荐选取该速率）推荐选取该速率）上屈服强度（上屈服强度（R ReHeH) )和下屈服强度（和下屈服强度（R ReLeL) )的测定的测定方法方法A A：b)b)对于不连续材料，应选用根据平行部分估计的应变速率对于不连续材料，应选用根据平行部分估计的应变速率 。 上屈服点之后，在测定下屈服强度，上屈服点之后，在测定下屈服强度， 应保持下面两个范围之一的应保持下面两个范围之一的 ，直到不连续屈服结束。，直到不连续屈服结束。范围范围2 2： =0.
32、00025s=0.00025s-1-1，相对误差，相对误差20%20%（推荐选取该速率）（推荐选取该速率）范围范围3 3： =0.002s=0.002s-1-1，相对误差，相对误差20%20%上屈服强度（上屈服强度（上屈服强度（上屈服强度（R R R ReHeHeHeH) ) ) )和下屈服强度（和下屈服强度（和下屈服强度（和下屈服强度（R R R ReLeLeLeL) ) ) )的测定的测定的测定的测定方法方法B B：如仅测定上屈服强度，试验时的弹性应力速率应在下表的规定范围内，试验机夹头如仅测定上屈服强度，试验时的弹性应力速率应在下表的规定范围内，试验机夹头的分离速率应尽可能保持恒定。的分
33、离速率应尽可能保持恒定。如仅测定下屈服强度，在试样平行长度的屈服期间应变速率应在如仅测定下屈服强度，在试样平行长度的屈服期间应变速率应在0.00025/s0.00025/s0.0025/s0.0025/s之间，并尽可能保持恒定。如不能直接调节这一应变速率，应通过调节屈之间，并尽可能保持恒定。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的控制。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的控制。任何情况下，弹性范围内的应力速率不得超过下表规定的最大速率。任何情况下，弹性范围内的应力速率不得超过下表规定的最大速率。如在同一试验中测
34、定上屈服强度和下屈服强度，测定下屈服条件应符合标准如在同一试验中测定上屈服强度和下屈服强度，测定下屈服条件应符合标准10.4.2.210.4.2.2的要求。的要求。材料材料弹弹性模量性模量E E/MPa/MPa应应力速率力速率/MPa/s/MPa/s最小最小最大最大1500001500002 22020 1500001500006 66060上屈服强度（上屈服强度（上屈服强度（上屈服强度（R R R ReHeHeHeH) ) ) )和下屈服强度（和下屈服强度（和下屈服强度（和下屈服强度（R R R ReLeLeLeL) ) ) )的测定的测定的测定的测定 测定下屈服强度时，要排除测定下屈服强度
35、时，要排除“初始瞬时效应影响初始瞬时效应影响”。所谓初始瞬时效。所谓初始瞬时效应是指从上屈服强度向下屈服强度过渡时发生的瞬时效应，与试验机加力应是指从上屈服强度向下屈服强度过渡时发生的瞬时效应，与试验机加力系统的柔度、试验速率、试样屈服特性和测力系统惯性守恒等多种因素相系统的柔度、试验速率、试样屈服特性和测力系统惯性守恒等多种因素相关。对于瞬时效应作评定是困难的。定性地把从上屈服强度向下屈服过渡关。对于瞬时效应作评定是困难的。定性地把从上屈服强度向下屈服过渡期间的第一个下降谷区作为期间的第一个下降谷区作为“初始瞬时效应初始瞬时效应”的影响区。为了避开该区影的影响区。为了避开该区影响，把第响，把
36、第1 1个下降谷值应力排除不计个下降谷值应力排除不计（不管它是否为最小）（不管它是否为最小）后，取其之后后，取其之后的最小应力为下屈服强度，只出现一个谷值情况，该谷值应力为下屈服强的最小应力为下屈服强度，只出现一个谷值情况，该谷值应力为下屈服强度。度。上屈服强度（上屈服强度（上屈服强度（上屈服强度（R R R ReHeHeHeH) ) ) )和下屈服强度（和下屈服强度（和下屈服强度（和下屈服强度（R R R ReLeLeLeL) ) ) )的测定的测定的测定的测定上、下屈服强度位置判定的基本原则如下：上、下屈服强度位置判定的基本原则如下：屈服前的第屈服前的第1 1个峰值应力判为上屈服强度，不管
37、其后的峰值应力比它大或比它小；个峰值应力判为上屈服强度，不管其后的峰值应力比它大或比它小；屈服阶段中如呈现两个或两个以上的谷值应力，舍弃第屈服阶段中如呈现两个或两个以上的谷值应力，舍弃第1 1个谷值应力不计，取其余个谷值应力不计，取其余谷值应力中最小值判为下屈服强度；谷值应力中最小值判为下屈服强度；屈服阶段中呈现平台，平台应力判为下屈服强度；如呈现多个而且后者高于前者的屈服阶段中呈现平台，平台应力判为下屈服强度；如呈现多个而且后者高于前者的屈服平台，判第屈服平台，判第1 1个平台应力为下屈服强度；个平台应力为下屈服强度；下屈服强度一定低于上屈服强度。下屈服强度一定低于上屈服强度。上屈服强度（R
38、eH)和下屈服强度（ReL)的测定方法方法2 2：指针方法：指针方法 R R R ReHeHeHeH和和和和R R R ReLeLeLeL测定时应注意的问题：测定时应注意的问题：测定时应注意的问题：测定时应注意的问题：a）当材料呈现明显屈服时，相关产品标准应规定或说明测定上屈服强度（ReH）或下屈服强度（ReL）或两者。相关产品标无规定时，测定上屈服强度（ReH）和下屈服强度（ReL）；只呈现单一屈服（呈现屈服平台）状态的情况，测定为下屈服强度（ReL）。b）产品标准中要求测定屈服强度，但材料不呈现出明显屈服时，材料不具有可测的上屈服强度（ReH）和（或）下屈服强度（ReL）性能。建议测定规定
39、塑性延伸强度（RP0.2），并注明“无明显屈服”。 有可能出现上述情况的材料，建议相关产品标准在规定测定屈服强度时说明当无明显屈服时要测定规定塑性延伸强度（RP0.2）。c）如材料屈服期间力并无下降或保持恒定，而是呈缓慢增加，只要能分辨出力在增加，则判为无明显屈服状态（下图）。d)d)仲裁试验采用图解方法。仲裁试验采用图解方法。屈服期间力始终持续增加视为连续屈服屈服期间力始终持续增加视为连续屈服屈服期间力始终持续增加视为连续屈服屈服期间力始终持续增加视为连续屈服2、规定塑性延伸强度规定塑性延伸强度（规定塑性延伸强度（R Rp p）：）：塑性延伸率等于规定的引伸计标距Le百分率时对应的应力。使用
40、的符号应附下角标说明规定的塑性延伸率，如：R Rp p0.20.2表示规定塑性延伸率为表示规定塑性延伸率为0.2%0.2%时对应的应力。时对应的应力。规定塑性延伸强度的测定规定塑性延伸强度的测定规定塑性延伸强度的测定规定塑性延伸强度的测定试验速率要求试验速率要求 测定测定R RP P应按照规定的应变速率应按照规定的应变速率 。这一范围需要在试样上装夹引伸计，消。这一范围需要在试样上装夹引伸计，消除拉伸试验机柔度的影响，以准确控制应变速率。（对于不能进行应变速率控制的除拉伸试验机柔度的影响，以准确控制应变速率。（对于不能进行应变速率控制的试验机，根据平行长度估计的应变速率试验机，根据平行长度估计
41、的应变速率 也可用。也可用。） 应变速率应变速率 应尽可能保持恒定。在测定这些性能时，应尽可能保持恒定。在测定这些性能时， 应选用下面两应选用下面两个范围之一：个范围之一：范围范围1 1： =0.00007s=0.00007s-1-1，相对误差，相对误差20%20%范围范围2 2： =0.00025s=0.00025s-1-1，相对误差，相对误差20%20%（如果没有其他规定，推荐选取该速率）（如果没有其他规定，推荐选取该速率）1) 1) 常规平行线方法常规平行线方法适用于具有常规平行线方法适用于具有明显弹性明显弹性直线段的材料直线段的材料。在应力。在应力延伸率曲线延伸率曲线图上，在延伸轴上用
42、等于规定塑性延图上，在延伸轴上用等于规定塑性延伸率的截距点作平行于弹性直线段的伸率的截距点作平行于弹性直线段的平行线，交曲线于一点，此点对应的平行线，交曲线于一点，此点对应的力为所求测的规定塑性延伸力，此力力为所求测的规定塑性延伸力，此力除以试样原始横截面积除以试样原始横截面积S S0 0便得到规定便得到规定塑性延伸强度。塑性延伸强度。 ep规定的塑性延伸率规定的塑性延伸率 由于在试验开始后的初始阶段容易受非线形因素的干扰，使得力由于在试验开始后的初始阶段容易受非线形因素的干扰，使得力- -延伸曲线初始部延伸曲线初始部分弯曲，遇到这种情况要对曲线原点进行修正。修正的方法一般是通过对表观弹分弯曲
43、，遇到这种情况要对曲线原点进行修正。修正的方法一般是通过对表观弹性直线段反向延长交于延伸轴，即可找到实际原点性直线段反向延长交于延伸轴，即可找到实际原点“O O”，见下图。，见下图。力力力力- - - -延伸曲线的原点修正（延伸曲线的原点修正（延伸曲线的原点修正（延伸曲线的原点修正（0 0 0 0为真实原点）为真实原点）为真实原点）为真实原点）2)2)滞后环方法滞后环方法滞后环方法适用于不具有明显弹性直线段的材料测定规定塑性延伸强度，对于具有滞后环方法适用于不具有明显弹性直线段的材料测定规定塑性延伸强度，对于具有明显弹性直线段情况，不应采用此方法，应采用明显弹性直线段情况，不应采用此方法，应采
44、用“常规平行线方法常规平行线方法”。因为具有。因为具有弹性直线段情况下采用了滞后环方法，会使测定的规定塑性延伸强度偏高，原因弹性直线段情况下采用了滞后环方法，会使测定的规定塑性延伸强度偏高，原因在于滞后环方法是以卸力线和再次施力线的斜率的近似平均斜率作为参照斜率，在于滞后环方法是以卸力线和再次施力线的斜率的近似平均斜率作为参照斜率，而这一平均斜率总是比首次施力的直线斜率小。而这一平均斜率总是比首次施力的直线斜率小。2) 2) 滞后环法测定滞后环法测定R Rp p仅适用于不具有明显弹性直线段的材料记录力延伸曲线，加力至超过预期的规定塑性延伸强度后，将力卸除至约为所加力的10 % ，接着再施力直至
45、进入力延伸曲线的包迹线范围。正常情况下会画出一个完整的滞后环。然后经过滞后环两端点划直线和作该直线的平行线确定Fp，进而计算Rp 。如在达到实际Fp 点之前就已卸力，造成滞后环两端点连线处于过C 点所作平行线的左侧，则以平行线与曲线的包迹线的交点的力为Fp 。包迹线是指该材料试样一次拉伸试验所呈现的曲线滞后环方法测定规定塑性延伸强度滞后环方法测定规定塑性延伸强度滞后环方法测定规定塑性延伸强度滞后环方法测定规定塑性延伸强度(a)(a) (b)(b) 3)逐步逼近方法逐步逼近方法 逐步逼近方法既适应于具有弹性直线段材料，也适用于无明显弹性直线段材料测定规定塑性延伸强度。在国内已有不少自动测定系统中
46、采用了这种方法。标准中的附录H给出了这种方法。这种方法是建立在“表观比例极限不低于规定塑料塑性强度RP0.2的一半”的假定，这一假定对于常见的金属材料是近似真实的。 逐步逼近法测定规定塑性延伸强度规定塑性延伸强度测定时应注意的问题：当材料呈现无明显屈服状态时，应测定规定塑性延伸强度。当材料呈现明显屈服状当材料呈现无明显屈服状态时，应测定规定塑性延伸强度。当材料呈现明显屈服状态时，应测定态时，应测定R ReHeH和和R ReLeL或或R ReLeL。相关产品标准应说明规定塑性延伸的百分率。相关产品标准应说明规定塑性延伸的百分率。按照规定塑性延伸强度的定义，规定塑性延伸强度是规定塑性延伸率所对于的
47、应力。按照规定塑性延伸强度的定义，规定塑性延伸强度是规定塑性延伸率所对于的应力。因此，不管在达到规定塑性延伸强度之前是否有高于它的应力出现因此，不管在达到规定塑性延伸强度之前是否有高于它的应力出现( (下图）下图），均以，均以规定塑性延伸率对应的应力为规定塑性延伸强度。规定塑性延伸率对应的应力为规定塑性延伸强度。可以使用自动处理装置或自动测试系统测定规定塑性延伸强度，可以不绘制力可以使用自动处理装置或自动测试系统测定规定塑性延伸强度，可以不绘制力- -延延伸曲线图。伸曲线图。取取取取B B点应力为规定塑性延伸强度点应力为规定塑性延伸强度点应力为规定塑性延伸强度点应力为规定塑性延伸强度试验速率要
48、求在屈服强度或塑性延伸强度测定后，根据平行长度而计算得到的横梁位移速率根据平行长度而计算得到的横梁位移速率 在下述范围内选择：在下述范围内选择：范围范围2 2： =0.00025s=0.00025s-1-1，相对误差，相对误差20%20%范围范围3 3： =0.002s=0.002s-1-1，相对误差，相对误差20%20%范围范围4 4： =0.0067s =0.0067s-1-1，相对误差，相对误差20%20%（如果没有其他规定，推荐选取该速率）（如果没有其他规定，推荐选取该速率）如果拉伸试验仅仅是为了测定抗拉强度，根据范围如果拉伸试验仅仅是为了测定抗拉强度，根据范围3 3或或4 4得到的平
49、行长度估计的应变得到的平行长度估计的应变速率适用于整个试验。速率适用于整个试验。3 3、抗拉强度的测定抗拉强度的测定没有确定的抗拉强度A：断后标距的残余伸长（Lu-L0）与原始标距（L0）之比的百分率。l对于比例试样，若比例系数k不为5.65，符号A应附以下标注说明所使用的比例系数，例如A11.3。l对于非比例试样，符号A应附以下标注说明所使用的原始标距，以毫米（mm）表示，例如A80mm。4、断后伸长率的测定断后伸长率（A）的测定测定A时应将试样断裂的部分仔细地配接在一起使其轴线处于同一直线上，并采取特别措施确保试样断裂部分适当接触后测定试样断后标距。应使用分辨力足够的量具或测量装置测定断后
50、伸长量（Lu-L0），并准度到0.25mm。断后伸长率（断后伸长率（A A）的测定）的测定方法1：手工测定方法试验前，在试样的平行长度上居中部位标记试样标距试验前，在试样的平行长度上居中部位标记试样标距L L0 0，准确到，准确到1%1%。在标距内标出。在标距内标出N N个等分间隔。个等分间隔。拉断后将试样断裂的部分仔细地配接在一起使其轴线处于同一直线上，并采取特别拉断后将试样断裂的部分仔细地配接在一起使其轴线处于同一直线上，并采取特别措施确保试样断裂部分适当接触后测定试样断后标距。措施确保试样断裂部分适当接触后测定试样断后标距。断后伸长率（A）的测定移位法若试样断裂处距离最近标距标记的距离1
51、/3 L0时，或者断后伸长率大于或等于规定的最小值时，直接测量两标记间的距离即为Lu。若试样断裂处是在标距的两标点间，但距离最近标距标记的距离1/3 L0时，则完全可采用“移位法”测定断后伸长率。见下图a、b所示。若试样断裂处距离最近标距标记的距离1/3 L0，但其断后伸长率大于或等于规定的最小值时，这种情况也可采用“移位法”测定断后伸长率。断后伸长率（断后伸长率（断后伸长率（断后伸长率（A A A A）的测定）的测定）的测定）的测定方法方法2 2：图解方法：图解方法l l由于拉伸自动化测试系统或装置普遍使用，完全可以用自动测试系统或装置测定断由于拉伸自动化测试系统或装置普遍使用，完全可以用自
52、动测试系统或装置测定断后伸长率。自动化方法将来会逐渐取代人工方法。后伸长率。自动化方法将来会逐渐取代人工方法。l l为了得到与手工方法可比的结果，对能用引伸计测定断裂延伸的试验机，有一些额为了得到与手工方法可比的结果，对能用引伸计测定断裂延伸的试验机，有一些额外的要求（例如，引伸计高的动态响应和频带宽度，见附录外的要求（例如，引伸计高的动态响应和频带宽度，见附录A3.2)A3.2)。断后伸长率（断后伸长率（A A）的测定）的测定方法2：图解方法l使用自动化方法测定断后伸长率要求：la）引伸计标距应等于试样标距（即Le=L0）。lb）断裂位置处于引伸计标距范围内方为有效：但如测定断后伸长率等于或
53、大于规定最小值，不管断裂位置处于何处测量均为有效。lc）首先测量断裂时的总延伸，然后扣除弹性延伸部分，剩余的塑性延伸部分作为断后的伸长，扣除的方法见下图。断后伸长率（断后伸长率（断后伸长率（断后伸长率（A A A A）的测定）的测定）的测定）的测定方法2：图解方法ld）使用的引伸计级别：当断后伸长率小于5%时，采用不劣于1级准确度的引伸计；当断后伸长率大于或等于5%时，采用不低于2级准确度的引伸计 。le）使用自动方法测量时，可以不在试样上标记原始标距L0，但标记原始标距也仍有用处，一旦测试系统出了故障，或断裂位置不在引伸计标距范围且测定断后伸长率小于规定最小值，还可以用人工测量断后伸长率。l
54、f）自动方法目前还不能实现附录H的“移位方法”。断后伸长率（断后伸长率（断后伸长率（断后伸长率（A A A A）的测定）的测定）的测定）的测定断后伸长率在断后伸长率在5%5%以下的材料以下的材料A A的测定的测定l l对对于于低低延延性性材材料料，有有些些材材料料的的断断后后伸伸长长率率的的测测定定用用通通常常的的方方法法难难以以做做到到准准确确，所所以以用附录用附录G G提供的特殊方法，方法如下：提供的特殊方法，方法如下：l 试试验验前前在在平平行行长长度度的的一一端端处处作作一一很很小小的的标标记记。使使用用调调节节到到标标距距的的分分规规，以以此此标标记记为为圆圆心心划划一一圆圆弧弧。拉
55、拉断断后后，将将断断裂裂的的试试样样置置于于一一装装置置上上，最最好好借借助助螺螺丝丝施施加加轴轴向向力力，以以使使其其在在测测量量时时牢牢固固地地对对接接在在一一起起。以以原原圆圆心心为为圆圆心心，以以相相同同的的半半径径划划第第二二个个圆圆弧弧。用用工工具具显显微微境境或或其其他他合合适适的的仪仪器器测测量量两两个个圆圆弧弧之之间间的的距距离离即即为为断断后后伸伸长长，准准确确到到士士0.02 mm0.02 mm。为使划线清晰可见，试验前涂上一层染料。为使划线清晰可见，试验前涂上一层染料。l l可采用自动方法。可采用自动方法。5、试验结果的修约性能性能GB/T 228-2002GB/T 2
56、28-2002GB/T 228-2010GB/T 228-2010范范围围修修约间约间隔隔修修约间约间隔隔R ReLeL、R ReHeH、R RP P、R Rt t、R Rr r、R Rmm 200MPa200MPa200 MPa200 MPa1000MPa1000MPa1000 MPa1000 MPa1 MPa1 MPa5 MPa5 MPa10 MPa10 MPa1 MPa1 MPaA Ae e0.05%0.05%0.1%0.1%A A、A At t、A Agtgt、A Ag g0.5%0.5%0.5%0.5%Z Z0.5%0.5%1%1%为了用缩略的形式报告试验控制模式和试验速率，可以使用
57、为了用缩略的形式报告试验控制模式和试验速率，可以使用GB/T 228AnnnGB/T 228Annn或或GB/T GB/T 228 Bn228 Bn缩写的表示形式，这里缩写的表示形式，这里“A A”定义为使用方法定义为使用方法A A（应变速率控制），（应变速率控制），“B B”定定义为使用方法义为使用方法B B（应力速率控制）。三个字母的符号（应力速率控制）。三个字母的符号“nnnnnn”是指每个试验阶段所是指每个试验阶段所用速率，如方法用速率，如方法B B中的符号中的符号“n n”是指在弹性阶段所选取的应力速率。是指在弹性阶段所选取的应力速率。示例示例1 1：GB/T 228A224GB/T 228A224定义试验为应变速率控制，不同阶段的试验速率范围为定义试验为应变速率控制，不同阶段的试验速率范围为2 2，2 2，4 4。示例示例2 2：GB/T 228B30GB/T 228B30定义试验为应力速率控制，试验的名义应力速率为定义试验为应力速率控制，试验的名义应力速率为30MPa.s30MPa.s-1-1。示例示例3 3：GB/T 228BGB/T 228B定义试验为应力速率控制，试验的名义应力速率符合表定义试验为应力速率控制，试验的名义应力速率符合表3 3。6、试验条件的表示：
