金属材料 室温拉伸试验方法 GB

金属材料 室温拉伸试验方法 GB/T 228-2002

      

金属材料 室温拉伸试验方法
GB
中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准
GB/T228-2002
eqv ISO 6892:1998

金属材料 室温拉伸试验方法
Metallic materials——Tensile testing at ambient temperature




发布
GB/T228-2002
目 次
前言 Ⅲ
ISO前言 Ⅳ
1 范围 1
2 引用标准 1
3 原理 1
4 定义 1
5 符号和说明 5
6 试样 6
7 原始横截面积(So)的测定 7
8 原始标距(Lo)标记 7
9 试验设备的准确度 7
10 试验要求 8
11 断后伸长率(A)和断裂总伸长率(At)的测定 8
12 最大力总伸长率(Agt)和最大力非比例伸长率(Ag)的测定 9
13 屈服点延伸率(Ae)的测定 9
14 上屈服强度(ReH)和下屈服强度(ReH)和下屈服强度(ReL)的测定 10
15 规定非比例延伸强度(Rp)的测定 10
16 规定总延伸强度(Rt)的测定 11
17 规定残余延伸强度(Rr)的验证方法 11
18 抗拉强度(Rm)的测定 11
19 断面收缩率(Z)的测定 12
20 性能测定结果数值的修约 14
21 性能测定结果的准确度 14
22 试验结果处理 15
23 试验报告 15
附录A(标准的附录)厚度0.1mm~<3 mm薄板和薄带使用的试样类型 16
附录B(标准的附录)厚度等于或大于3mm板材和扁材以及直径或厚度等于或大于
4mm线材、棒材和型材使用的试样型 17
附录C(标准的附表录)直径或厚度小于4mm线材、棒材和型材使作的试
样类型 20
附录D(标准的附录)管材使用的试样类型 21
附录E(提示的附录)断后伸长率规定值低于5%的测定方法 24
附录F(提示的附录)移位方法测定断后伸长率 24
附录G(提示的附录)人工方法测定棒材、线材和条材等长产品的最大力总伸长率 25
附录H(提示的附录)逐步逼近方法测定规定非比例延伸强度(Rp) 26
附录I(提示的附录)卸力方法测定规定残余延伸强度(Rr0。2)举例 27
附录J(提示的附录)误差累积方法估计拉伸试验的测量不确定度 28
附录K(提示的附录)拉伸试验的精密度—根据实验室间试验方案的结果 31
附录L(提示的附录)新旧标准性能名称和符号对照 34


GB/T228-2002


前 言

本标准有效采用国际标准ISO 6892:1998《金属材料室温拉伸试验》。在主要技术内容上与ISO6892:1998相同,但部分技术内容较为详细和具体,编写结构不完全对应。补充性能测定结果数值的修约要求和试验结果处理。增加试样类型。删去附录F(提示的附录)计算矩形横截面试样原始标距用计算图尺;删去附录L(提示的附录)参考文献目录。增加附录H(提示的附录)逐步逼近方法测定规定非比例延伸强度(RP);增加附录L(提示的附录)新旧标准性能名称和符号对照。
本标准合作并修订原国家标准GB/T228-1987《金属拉伸试验方法》、GB/T3076-1982《金属薄板(带)拉伸试验方法》和GB/T6397-1986《金属拉伸试验试样》。对原标准在以下方面的技术内容进行了较大修改和补充:
——引用标准;
——定义和符号;
——试样;
——试验要求;
——性能测定方法;
——性能测定结果数值修约;
——性能测定结果准确度阐述。
自本标准实施之日起,代替GB/T228-1987《金属拉伸试验方法》、GB/T3076-1982《金属薄板(带)拉伸试验方法》和GB/T6397-1986《金属拉伸试验试样》。
本标准的附录A∽D都是标准的附录。
本标准的附录E∽L都是提示的附录。
本标准由原国家冶金工业局提出。
本标准由全国钢标准化技术委员会归口。
本标准起草单位:钢铁研究总院、济南试金集团有限公司、宝山钢铁公司、冶金工业信息标准研究院。
本标准起草人:梁新邦、李久林、陶立英、李和平、高振英。
本标准于1963年12月首次发布,1976年9月第1次修订,1987年2月第2次修订。

GB/T228-2002


ISO 前言
ISO(国际标准化组织)是由各国标准化团体(ISO成员团体)组成的世界性的联合会。制定国际标准的工作通常由ISO的技术委员会完成,各成员团体若对某技术委员会已确立的项目感兴趣,均有权参加该技术委员会。与ISO保持联系的各国际组织(官方的或非官方的)也参加工作。在电工技术标准化方面ISO与国际电工委员会(IEC)保持密切合作关系。
由技术委员会通过的国际标准草案提交各成员团体表决,国际标准需要取得至少75%参加投票表决的成员团体的同意才能正式发布。
国际标准ISO6892由ISO/TC164金属力学性能试验技术委员会SCI 单轴试验分委员会制定。
附录A~D都是标准的附录。
附录E~L都是提示的附录。

中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准
金属材料 室温拉伸试验方法
Metallic materials-Tensile testing at ambient temperature

1 范围
本标准规定了金属材料拉伸试验方法的原理、定义、符号和说明、试样及其尺寸测量、试验设备、试验要求、性能测定、测定结果数值修约和试验报告。
本标准适用于金属材料室温拉伸性能的测定。但对于小横截面尺寸的金属产品,例如金属箔,超细丝和毛细管等的拉伸试验需要协议。
2 引用标准
下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用面构成为本标准的条文。本标准出版时,所示版本均为有效。所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB/T 2975-1998 钢及钢产品 力学性能试验取样位置和试样制备(eqv ISO 377:1997)
GB/T 8170-1987 数值修约规则
GB/T 12160-2002 单轴试验用引伸计的标定(idt ISO 9513:1999)
GB/T16852-1997 拉力试验机的检验(idt ISO 7500:1986)
GB/T 17600.1-1998 钢的伸长率换算 第1部分:碳素钢和低合金(eqv ISO 2566-1:1984)
GB/T 17600.2-1998 钢的伸长率换算 第2部分:奥氏体钢(eqv ISO 2566-2:1984)
3 原理
试验系用拉力拉伸试样,一般拉至断裂,测定第4章定义的一项或几项力学性能。
除非另有规定,试验一般在室温10℃~35℃范围内进行。对温度要求严格的试验,试验温度应为23℃±5℃。
4 定义
本标准采用下列定义。
4.1 标距gauge length
测量伸长用的试样圆柱或棱柱部分的长度。
4.1.1 原始标距(Lo)original gauge length
施力前的试样标距。
4.1.2 断后标距(Lu)final gauge length
试样断裂后的标距。
4.2 平行长度(Lc)parallel length
试样两头部或两夹持部分(不带头试样)之间平行部分的长度。
4.3 伸长elongation
试验期间任一时刻原始标距(Lo)的增量。
4.4 伸长率percentage elongation
原始标距的伸长与原始标距(Lo)之比的百分率。
4.4.1 断后伸长率(A)percentage elongation aftet fracture
断后标距的残余伸长(Lu——Lo)与原始标距(Lo)之比的百分率(见图1)。对于比例试样,若原始标距不为5.65(SO为平行长度的原始横截面积),符号A应附以下脚注说明所使用的比例系数,例如,A11.3表示原始标距(LO)为11.3的断后伸长率。对于非比例试样,符号A应附以下脚注说明所使用的原始标距,以毫米(mm)表示,例如,A80mm表示原始标距(LO)为80mm的断后伸长率。
4.4.2 断裂总伸长率(At)percentage total elongation at fracture
断裂时刻原始标距的总伸长(弹性伸长加塑性伸长)与原始标距(L o)之比的百分率(见图1)。
4.4.3 最大力伸长率percentage elongation at maximum force
最大力时原始标距的伸长与原始标距(L o)之比的百分率。应区分最大力总伸长率(Agt)和最大力非比例伸长率(Ag)(见图1)。

图1 伸长的定义

4.5 引伸计标距(Le)extensometer gauge length
用引伸计测量试样时所使用试样平行长度部分的长度。测定屈服强度和规定强度性能时推荐Le ≥L o/2。测定屈服点延伸率和最大力时或在最大力之后的性能,推荐Le  等于 L o或近似等于L o。
4.6 延伸extension
试验期间任一给定时刻引伸计标距(L e)增量。
4.6.1 残余延伸率percentage permanent extension
试验施加并卸除应力后引伸计标距的延伸与引伸计标距 (Le)之比的百分率。
4.6.2 非比例延伸率 percentage non-proportional extension
试验中任一给定时刻引伸计标距的非比例延伸与引伸计标距 (Le)之比的百分率。
4.6.3 总延伸率percentage total extension
试验中任一时刻引伸计标距的总延伸(弹性延伸加塑性延伸)与引伸计标距 (Le)之比的百分率。
4.6.4 屈服点延伸率(Ae)percentage yield point extension
呈现明显屈服(不连续屈服)现象的金属材料,屈服开始至均匀加工硬化开始之间引伸计标距的延伸与引伸计标距 (Le)之比的百分率。
4.7 断面收缩率(Z)percentage reduction of area
1)5.65
断裂后试样横截面积的最大缩减量(S o—Su)与原始横截面积(S o)之比的百分率。
4.8 最大力(Fm)maximum force
试样在屈服阶段之后所能抵抗的最大力。对于无明显屈服(连续屈服)的金属材料,为试验期间的最大力。
4.9 应力 stress
试验期间任一时刻的力除以试样原始横截面积(S o)之商。
4.9.1 抗拉强度(Rm)tensile strength
相应最大力(Fm)的应力。
4.9.2 屈服强度 yield strength
当金属材料呈现屈服现象时,在试验期间达到塑性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。
4.9.2.1 上屈服强度(ReH)upper yield strength
试样发生屈服而力首次下降前的最高应力(见图2)。
4.9.2.2 下屈服强度(ReL)Lower yield strength
在屈服期间,不计初始瞬时效应时的最低应力(见图2)。
ReH ReH
初始瞬时效应
ReL ReL
0 延伸率 0 延伸率
a) b)
Reh Reh
ReL ReL
0 延伸率 0 延伸率
c) d)
图2不同类型曲线的上屈服强度和下屈服强度(ReH和ReL)
4.9.3 规定非比例延伸强度(Rp)proof strength , non-proportional extension
非比例延伸率等于规定的引伸计标距百分率时的应力(见图3)。 使用的符号应符以下脚注说明所规定的百分率,例如,表示规定非比例延伸率为0.2%时的应力。

0 εp 延伸率

图3规定非比例延伸强度(Rp)

4.9.4 规定总延伸强度(Rt)proof strength,total extension
总延伸率等于规定的引伸计标距百分率时的应力(见图4)。使用的符号应附以下脚注说明所规定的百分率,例如Rt0.5,表示规定总延伸率为0.5%时的应力。


0 εt 延伸率
图4规定总延伸强度(Rt)

4.9.5 规定残余延伸强度(Rr)permanent set strength
卸除应力后残余延伸率等于规定的引伸计标距(Le)百分率时对应的应力(见图5)。使用的符号应附以下脚注说明所规定的百分率。例如Rr0.2,表示规定残余延伸率为0.2%时的应力。


0 εt 延伸率
图5规定残余延伸强度(Rr)
5 符号和说明
本标准使用的符号和相应的说明见表1。
表1符号和说明
符 号 单 位 说 明
试 样
a mm 矩形横截面试样厚度或管壁厚度
au mm 矩形横截面试样断裂后缩颈处最小厚度
b mm 矩形横截面试样平行长度的宽度或管的纵向剖条宽度或扁丝宽度
bu mm 矩形横截面试样断裂后缩颈处最大宽度
d mm 圆形横截面试样平行长度的直径或圆丝直径
du mm 圆形横截面试样断裂后缩颈处最小直径
D mm 管外径
Lo mm 原始标距

mm 测定Ag的原始标距(见附录G)
Lc mm 平行长度
Le mm 引伸计标距
Lt mm 试样总长度
r mm 过渡弧半径
Lu mm 断后标距

mm 测定Ag的断后标距(见附录G)
m g 质量
p g/cm3 密度
So mm2 原始横截面积
SU mm2 断后最小横截面积
π — 圆周率(至少取4位有效数字)
k — 比例系数
Z % 断面收缩率:
伸 长
ΔLm mm 最大力(Fm)总延伸
— mm 断后伸长(Lu—Lo)
A % 断后伸长率:
At % 断裂总伸长率
Ae % 屈服点延伸率
Ag % 最大力(Fm)非比例伸长率
Agt % 最大力(Fm)总伸长率
εp % 规定非比例延伸率
εt % 规定总延伸率
εr % 规定残余延伸率

Fm N 最大力
屈服强度-规定强度-抗拉强度
ReH N/mm2 上屈服强度
ReL N/mm2 下屈服强度
Rp N/mm2 规定非比例延伸强度
Rt N/mm2 规定总延伸长度
Rr N/mm2 规定残余延伸长强度
Rm N/mm2 抗拉强度
E N/mm2 弹性模量
注:1N/mm2=1MPa。
6 试样
6.1 形状与尺寸
6.1.1 一般要求
试样的形状与尺寸取决于要被试验的金属产品的形状与尺寸。通常从产品、压制坯或铸锭切取样坯经机加工制成试样。但具有恒定横截面的产品(型材、棒材、线材等)和铸造试样(铸铁和铸造非铁合金)可以不经机加工而进行试验。
试样横截面可以圆形、矩形、多边形、环形,特殊情况下可以为某些其他形状。
试样原始标距与原始横截面积有关系者称为比例试样。国际上使用的比例系数k的值为5.65。原始标距应不小于15mm1]。当试样横截面积太小,以致采用比例系数k为5.65的值不能符合这一最小标距要求时,可以采用较高的值(优先采用11.3的值)或采用非比例试样。非比例试样其原始标距(Lo)与其原始横截面积(So)无关。
试样的尺寸公差应符合相应的附录(见6.2)。
6.1.2 机加工的试样
如试样的夹持端与平行长度的尺寸不相同,它们之间应以过渡弧连接(见图10、图11和图13)。此弧的过渡半径的尺寸可能很重要,如相应的附录(见6.2)中对过渡半径未作规定时,建议,应在相关产品标准中规定。
试样夹持端的形状适合试验机的夹头。试样轴线应与力的作用线重合。
试样平行长度(Lc)或试样不具有过渡弧时夹头间的自由长度应大于原始标距(Lo)。
6.1.3 不经机加工的试样
如试样为未经机加工的产品或试棒的一段长度(见图12和图14),两夹头间的长度应足够,以使原始标距的标记与夹头有合理的距离[见附录A~D(标准的附录)]。
铸造试样应在其夹持端和平行长度之间以过渡弧连接。此弧的过渡半径的尺寸可能很能重要,建议在相关产品标准中规定。试样夹持端的形状应适合于试验机的夹头。平行长度(LC)应大于原始标距(Lo)。
6.2 试样的类型
附录A~D(标准的附录)中按产品的形状规定了试样的主要类型,见表2。相关产品标准也可规定其他试样类型。



采用说明
1]国际标准规定为“不小于20mm”。改成为“不小于15mm”以便扩宽到使用机加工的3mm直径比例试样。
表2试样的主要类型
产品类型 相应的附录
薄板-板材

线材 - 棒材 - 型材


0.1mm≤厚度<3mm厚度≥3mm

直径或边长≥4mm
直径或边长<4mm A
B
C
管 材 D
6.3 试样的制备
应按照相关产品标准或GB/T2975的要求切取样坯和制备试样。
7 原始横截面积(So)的测定
试样原始横截面积测定的方法和准确度应符合附录A~D(标准的附录)规定的要求。测量时建议按照表3选用量具或测量装置。应根据测量的试样原始尺寸计算原始横截面积,并至少保留4位有效数字。
表3量具或测量装置的分辨力2] mm
试样横截面尺寸 分辨力 不大于
0. 1~0.5
>0.5~2.0
>2.0~10.0
>10.0 0. 001
0.005
0.01
0.05
8 原始标距(Lo)的标记
应用小标记、细划线或细墨线标记原始标距,但不得用引起过早断裂的缺口作标记。
对于比例试样,应将原始标距的计算值修约至最接近5mm的倍数,中间数值向较大一方修约。原始标距的标记应准确到±1%。
如平行长度(Lc)比原始标距长许多,例如不经机加工的试样,可以标记一系列套叠的原始标距。有时,可以在试样表面划一条平行于试样纵轴的线,并在此线上标记原始标距。
9 试验设备的准确度
试验机应按照GB/T16825进行检验,并应为1级或优于1级准确度。
引伸计的准确度级别应符合GB/T12160的要求。测定上屈服强度、下屈服强度、屈服点延伸率、规定非比例延伸强度、规定总延伸强度、规定残余延伸强度,以及规定残余延伸强度的验证试验,应使用不劣于1级准确度的引伸计;测定其他具有较大延伸率的性能,例如抗拉强度、最大力总延伸率和最大力非比例延伸率、断裂总伸长率,以及断后伸长率,应使用不劣于2级准确度的引伸计。
10 试验要求
10.1 试验速率
除非产品标准另有规定,试验速率取决于材料特性应符合下列要求。
10.1.1 测定屈服强度和规定强度的试验速率
10.1.1.1 上屈服强度(ReH)
在弹性范围和直至上屈服强度,试验机夹头的分离速率应尽可能保持恒定并在表4规定的应力速率的范围内。

采用说明
2]国际标准未规定此表的要求。增加此要求以保证试样原始横截面积的测定准确度符合规定的要求。


表4应力速率
材料弹性模量E/(N/mm2) 应力速率/(N/mm2)??s-1
最小 最大
<150000 2 20
≥150000 6 60
10.1.1.2 下屈服强度(ReL)
若仅测定下屈服强度,在试样平行长度的屈服期间应变速率应在0.00025/s~0.0025/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的控制。
任何情况下,弹性范围内的应力速率不得超过表4规定的最大速率。
10.1.1.3 上屈服强度和下屈服强度(ReH和 ReL)
如在同一试验中测定上屈服强度和下屈服强度,测定下屈服强度和条件应符合10.1.1.2的要求。
10.1.1.4 规定非比例延伸强度(Rp)、规定总延伸强度(Rt)和规定残余延伸强度(Rr)
应力速率应在表4规定的范围内。
在塑性范围和直至规定强度(规定非比例延伸强度、规定总延伸强度和规定残余延伸强度)应变速率不应超过0.0025/s。
10.1.1.5 夹头分离速率
如试验机无能力测量或控制应变速率,直至屈服完成,应采用等效于表4规定的应力速率的试验机夹头分离速率。
10.1.2 测定抗拉强度(Rm)的试验速率
10.1.2.1 塑性范围
平行长度的应变速率不应超过0.008/s。
10.1.2.2 弹性范围
如试验不包括屈服强度或规定强度的测定,试验机的速率可以达到塑性范围内允许的最大速率。
10.2 夹持方法
应使用例如楔形夹头、螺纹夹头、套环夹头等合适的夹具持试样。
应尽最大努力确保夹持的试样受轴向拉力的作用。当试验脆性材料或测定规定非比例延伸强度、规定总延伸强度、规定残余延伸强度或屈服强度时尤为重要。
11 断后伸长率(A)和断裂总伸长率(At)的测定
11.1 应按照4.4.1的定义测定断后伸长率。
为了测定断后伸长率,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量试样断后标距。这对小横截面试样和低伸长率试样尤为重要。
应使用分辨率力优于0.1mm的量具或测量装置测定断后标距(LU),准确到±0.25mm。如规定的最小断后伸长率小于5%,建议采用特殊方法进行测定[见附录E(提示的附录)]。
原则上只有断裂处与最接近的标距标记的距离不小于原始标距的三分之一情况方为有效。但断后伸长率大于或等于规定值,不管断裂位置处于何处测量均为有效。
11.2能用引伸计测定断裂延伸的试验机,引伸计标距(Le)应等于试样原始标距(Lo),无需标出试样原始标距的标记。以断裂时的总延伸作为伸长测量时,为了得到断后伸长率,应从总延伸中扣除弹性延伸部分。
原则上,断裂发生在引伸计标距以内方为有效,但断后伸长率等于或大于规定值,不管断裂位置处于何处测量均为有效。
注:如产品标准规定用一固定标距测定断后伸长率、引伸计标距应等于这一标距。
11.3试验前通过协议,可以在一固定标距上测定断后伸长率,然后使用换算公式或换算表将其换算成比例标距的断后伸长率(例如可以使用GB/T17600.1和GB/T17600.2的换算方法)。
注:仅当标距或引伸计标距、横截面的形状和面积均为相同时,或当比例系数(k)相同时,断后伸长率才具有可比性。
11.4 为了避免因发生在11.1规定的范围以外的断裂面造成试样报废,可以采用附录F(提示的附录)的移位方法测定断后伸长率。
11.5 按照11.2测定的断裂总延伸除以试样原始标距得到断裂总伸长率(见图1)。
12 最大力总伸长率(Agt)和最大力非比例伸长率(Ag)的测定
在用引伸计得到的力-延伸曲线图上测定最大力时的总延伸(ΔLm)。最大力总伸长率按照式(1)计算:

(1)

从最大力时的总延伸ΔLm中扣除弹性延伸部分即得到最大力时的非比例延伸,将其除以引伸计标距得到最大力非比例伸长率Ag(见图1)。
有些材料在最大时呈现一平台。当出现这种情况,取平台中点的最大力对应的总伸长率(见图1)。
试验报告中应报告引伸计标距。
如试验是在计算机控制的具有数据采集系统的试验机上进行,直接在最大力点测定总伸长率和相应的非比例伸长率,可以不绘制力-延伸曲线图。
附录G(提示的附录)提供了人工测定的方法。
13 屈服点延伸率(Ae)的测定3]
按照定义4.6.4和根据力-延伸曲线图测定屈服点延伸率。试验时记录力-延伸曲线,直至达到均匀加工硬化阶段。在曲线图上,经过屈服阶段结束点划一条平行于曲线的弹性直线段的平行线,此平行线在曲线图的延伸轴上的截距即为屈服点延伸,屈服点延伸除以引伸计标距得到屈服点延伸率(见图6)。
可以使用自动装置(例如微处理机等)或自动测试系统定屈服点延伸率,可以不绘制力-延伸曲线图。
试验报告中应报告引伸计标距。


0 Ac 延伸率
图6 屈服点延伸率(Ae)

采用说明
3]国际标准未规定此条内容。为了按照定义4.6.4进行测定,补充此条规定。
14 上屈服强度(R eH)和下屈服强度(R eL)的测定4]
14.1呈现明显屈服(不连续屈服)现象的金属材料,相关产品标准应规定测定上屈服强度或下屈服强度或两者。如未具体规定,应测定上屈服强度和下屈服强度,或下屈服强度[图2d]情况]。按照定义4.9.2.1和4.9.2.2及采用下列方法测定上屈服强度和下屈服强度。
14.1.1图解方法:试验时记录力-延伸曲线或力-位移曲线。从曲线图读取力首次降前的最大力和不计初始瞬时效应时屈服阶段中的最小力或屈服平台的恒定力。将其分别除以试样原始横截面积(So)得到上屈服强度和下屈服强度(见图2)。仲裁试验采用图解方法。
14.1.2指针方法:试验时,读取测力度盘指针首次回转前指示的最大力和不计初始瞬时效应时屈服阶段中指示的最小力或首次停止转动指示的恒定力。将其分别除以试样原始横截面积(So)得到上屈服强度和下屈服强度。
14.1.3 可以使用自动装置(例如微处理机等)或自动测试系统测定上屈服强度和下屈服强度,可以不绘制拉伸曲线图。
15 规定非比例延伸强度(Rp)的测定
15.1根据力-延伸曲线图测定规定非比例延伸强度。在曲线图上,划一条与曲线的弹性直线段部分平行,且在延伸轴上与此直线段的距离等效于规定非比例延伸率,例如0.2%的直线。此平行线与曲线的交截点给出相应于所求规定非比例延伸强度的力。此力除以试样原始横截面积(So)得到规定非比例延伸强度(见图3)。
准确绘制力-延伸曲线图十分重要。
如力-延伸曲线图的弹性直线部分不能明确地确定,以致不能以足够的准确划出这一平行线,推荐采用如下方法(见图7)。
试验时,当已超过预期的规定非比例延伸强度后,将力降至约为已达到的力的10%。然后再施加力直至超过原已达到的力。为了测定规定非比例延伸强度,过滞后环划一直线。然后经过横轴上与曲线原点的距离等效于所规定的非比例延伸率的点,作平行于此直线的平行线。平行线与曲线的交截点给出相应于规定非比例延伸强度的力。此力除以试样原始横截面积(So)得到规定非比例延伸强度(见图7)。附录H(提示的附录)提供了逐步逼近方法,可以采用。
注:可以用各种方法修正曲线的原点。一般使用如下方法:在曲线图上穿过其斜率最接近于滞后环斜率的弹性上升部分,划一条平行于滞后环所确定的直线的平行线,此平行线与延伸轴的交截点即为曲线的修正原点。


图7规定非比例延伸强度(Rp)(见15.1)





采用说明
4]国际标准未规定此条内容.为了按照定义4.9.2.2进行测定,补充此条规定。
15.2 可以使用自动装置(例如微处理机等)或自动测试系统测定规定非比例延强度,可以不绘制力-延伸曲线图。
15.3日常一般试验允许采用绘制力-夹头位移曲线的方法测定规定非比例延伸率等于或大于0.2%的规定非比例延伸强度。仲裁试验不采用此方法。
16 规定总延伸强度(Rt)的测定
16.1在力-延伸曲线图上,划一条平行于力轴并与该轴的距离等效于规定总延伸率的平行线,此平行线与曲线的交截点给出相应于规定总延伸强度的力,此力除以试样原始横截面积(So)得到规定总延伸强度(见图4)。
16.2 可以使用自动装置(例如微处理机等)或自动测试系统测定规定总延伸强度,可以不绘制力-延伸曲线图。
17 规定残余延伸强度(Rr)的验证方法
试样施加相应于规定残余延伸强度的力,保持力10s~12s,卸除力后验证残余延伸率未超过规定百分率(见图5)。
如相关产品标准要求测定规定残余延伸强度,可以采用附录I(提示的附录)提供的方法进行测定。
18 抗拉强度(Rm)的测定5]
按照定义4.9.1和采用图解方法或指针方法测定抗拉强度。
对于呈现明显屈服(不连续屈服)现象的金属材料,从记录的力-延伸或力-位移曲线图,或从测力度盘,读取过了屈服阶段之后的最大力(见图8);对于呈现无明显屈服(连续屈服)现象的金属材料,从记录的力-延伸或力-位移曲线图,或从测力度盘,读取试验过程中的最大力。最大力除以试样原始横截面积(So)得到抗拉强度。
可以使用自动装置(例如微处理机等)或自动测试系统测定抗拉强度,可以不绘制拉伸曲线图。

图8最大力(Fm)
19 断面收缩率(Z)的测定
19.1 按照定义4.7测定断面收缩率。断裂后最小横截面积的测定应准确到±2%。
19.2测量时,如需要,将试样断裂部分仔细地配接在一起,使其轴线处于同一直线上。对于圆形横截面试样,在缩颈最小处相互垂直方向测量直径,取其算术平均值计算最小横截面积;对于矩形横截面试样,测量缩颈处的最大宽度和最小厚度(见图9),两者之乘积为断后最小横截面积。
原始横截面积(So)与断后最小横截面积(Su)之差除以原始横截面积的百分率得到断面收缩率。

采用说明
5]国际标准未规定此条内容。为了按照定义4.9.1进行具体测定,补充此条规定。
19.3薄板和薄带试样、管材全截面试样、圆管纵向弧形试样和其他复杂横截面试样及直径小于3mm试样,一般不测定断面收缩率。如要求,应双方商定测定方法,断后最小横截面积的测定准确度亦应符合19.1的要求。

图9矩形横截面试样缩颈处最大宽度和最小厚度


注:试样头部形状仅为示意性。
图10机加工的矩形横截面试样(见附录A)









材料和试验参数:例如材料的特性,试样的几何形状和制备,试验速率,温度,数据采集和分析技术等。
在缺少各种材料类型的充分数据的情况下,目前还不能准确确定拉伸试验的各种性能的测定准确度值。
附录J(提示的附录)提供了与计量参数相关的不确定度指南。
附录K(提示的附录)提供了一组钢、铝合金和镍基合金通过实验室间试验得一的拉伸试验不确定度值。
22 试验结果处理7]
22.1 试验出现下列情况之一其试验结果无效,应重做同样数量试样的试验。
a)试样断在标距外或断在机械刻划的标距标记上,而且断后伸长率小于规定最小值;
b)试验期间设备发生故障,影响了试验结果。
22.2试验后试样出现两个或两个以上的缩颈以及显示出肉眼可见的冶金缺陷(例如分层、气泡、夹渣、缩孔等),应在试验记录和报告中注明。
23 试验报告
试验报告一般应包括下列内容:
a) 本国家标准编号;
b) 试样标识;
c) 材料名称、牌号;
e) 试样的取样方向和位置
f) 所测性能结果。


附录A
(标准的附录)
厚度0.1mm~3mm 薄板和薄带使用的试样类型
A1 试样的形状
试样的夹持头部一般应比其平行长度部分宽。试样头部与平行长度(Lc)之间应有过渡半径至少为20mm的过渡弧相连接(见图10)。头部宽度应至少为20mm,但不超过40 mm。
通过协议,也可以使用不带头试样,对于这类试样,两夹头间的自由长度应等于Lo+3b。对于宽度等于或小于20mm的产品,试样宽度可以相同于产品的宽度。
A2 试样的尺寸
平行长度应不小于Lo+b/2。仲裁试验,平行长度应为Lo+2b,除非材料尺寸不足够。
对于宽度等于或小于20mm的不带头试样,除非产品标准中另有规定,原始标距(Lo)应等于50mm。









采用说明
7]国际标准未规定此条内容。实际试验会有遇到这些情况,补充相应的规定。

表A1和表A2分别规定比例试样尺寸和非比例试样尺寸。
表A1矩形横截面比例试样8]
b/mm r/mm k=5.65 k=11.3
Lo/mm Lc/mm 试样编号 Lo/mm Lc/mm 试样编号
带头 不带头 带头 不带头
10 ≥20 5.56
≥15 ≥L0+b/2仲裁试验:
Lo+2b Lo+3b P1 11.3
≥15 ≥Lo+b/2仲裁试验:
Lo+2b Lo+3b P01
12.5 P2 P02
15 P3 P03
20 P4 P04

1 优先采用比例系数k=5.56的比例试样,若比例标距小于15mm,建议采用表A2的非比例试样。
2 如需要,厚度小于0.5mm的试样在其平行长度上可以带小凸耳以便于装夹引伸计。上、下两凸耳宽度中心线间的距离为原始标距。
表A2矩形横截面非比例试样
b/mm r/mm Lo/mm Lc/mm 试样编号
带头 不带头
12.5 ≥20 50 75 87.5 P5
20 80 120 140 P6
注:如需要,厚度小于0.5mm的试样在其平行长度上可带小凸耳以便于装夹引伸计。上、下两凸耳宽度中心线间的距离为原始标距。
A3 试样的制备
制备试样应不影响其力学性能,应通达机加工方法去除由于剪切或冲压而产生的加工硬化部分材料。
对于十分薄的材料,建议将其切割成等宽度薄片并叠成一叠,薄片之间用油纸隔开,每叠两侧夹以较厚薄片,然后将整叠机加工至试样尺寸。
机加工试样的尺寸公差和形状公差应符合表A3的要求。下面给出应用这些公差的例子:
a) 尺寸公差
表A3中规定的值,例如对于标称宽度12.5mm的试样,尺寸公差为±0.2mm,表示试样的宽度不应超出下面两个值之间的尺寸范围:
12.5mm+0.2mm=12.7mm 12.5mm—0.2mm=12.3mm
b) 形状公差
表3中规定的值表示,例如对于满足上述机加工条件的12.5mm宽度的试样,沿其平行长度(Lc)测量的最大宽度与最小宽度之差不应超过0.04mm(仲裁试验情况)。因此,如试样的最小宽度为12.4mm,它的最大宽度不应超过:
12.4mm+0.04mm=12.44mm







采用说明
8]国际标准未规定这些试样。表中增加的试样为产品标准常用试样。

表A3试样宽度公差9] mm
试样标称宽度 尺寸公差 形状公差
一般试验 仲裁试验
10 ±0.2 0.1 0.04
12.5
15
20 ±0.5 0.2 0.05
4 原始横截面积(So)的测定
原始横截面积的测定应准确到±2%,当误差的主要部分是由于试样厚度的测量所引起的,宽度的测量误差不应超过±0.2%。应在试样标距的两端及中间三处测量宽度和厚度,取用三处测得的最小横截面积。按照式(A1)计算:
So=ab (A1)


附 录 B
(标准的附录)
厚度等于或大于3mm板材和扁材以及直径或厚度等于或
大于4 mm线材、棒材和型材使用的试样类型
B1 试样的形状
通常,试样进行机加工。平行长度和夹持头部之间应以过渡弧连接,试样头部形状应适合于试验机夹头的夹持(见图11)。夹持端和平行长度(Lc)之间的过渡弧的半径应为:
圆形横截面试样:≥0.75d;
矩形横截面试样:≥12mm。
试样原始横截面可以为圆形、方形、矩形或特殊情况时为其他形状。矩形横截面试样,推荐其宽厚比不超过8:1。机加工的圆形横截面试样其平行长度的直径一般不应小于3mm10]。
如相关产品标准有规定,线材、型材、棒材等可以采用不经机加工的试样进行试验。
B2 试样的尺寸
B2.1 机加工试样的平行长度
对于圆形横截面试样:Lc≥Lo+d/2。仲裁试验:Lc=Lo+2d,除非材料尺寸不足够。
对于矩形横截面试样:Lc≥Lo+1.5 。仲裁试验:Lc=LO+2 ,除非材料尺寸不足够。
B2.2 不经机加工试样的平行长度
试验机两夹头间的自由长度应足够,以使试样原始标距的标记与最接近夹头间的距离不小于1.5d或1.5b。
B2.3 原始标距
B2.3.1 比例试样




采用说明
9]国际标准规定的形状公差精确到小数后三位数字。这些公差无需要求如此精确,保留到小数后两位数字。尺寸公差与国际标准的规定(以测量尺寸计算S0情况)不同。国际标准规定±1mm,过松。
10]国际标准规定为“不小于4mm”。改成为“不小于3mm”以便能使用机加工的3mm直径试样。
使用比例试样时原始标距(Lo)与原始横截面积(So)应有以下关系:
Lo=k (B1)
式中比例数k通常取值5.65。但如相关产品标准规定,可以采用11.3系数值。
圆形横截面比例试样和矩形横截面比例试样分别采用表B1和B2的试样尺寸。相关产品标准可以规定其他试样尺寸。
表B1圆形横截面比例试样11]
d/mm r/mm k=5.65 k=11.3
Lo/mm Lc/mm 试样编号 Lo/mm Lc/mm 试样编号
25 ≥0.75d 5d ≥Lo+d/2仲裁试验:Lo+2d R1 10d ≥Lo+d/2仲裁试验:Lo+2d R01
20 R2 R02
15 R3 R03
10 R4 R04
8 R5 R05
6 R6 R06
5 R7 R07
3 R8 R08

1 如相关产品标准无具体规定,优先采用R2、R4或R7试样。
2 试样总长度取决于夹持方法,原则上Lt>Lc+4d。
表B2矩形横截面比例试样12]
b/mm r/mm k=5.65 k=11.3
Lo/mm Lc/mm 试样编号 Lo/mm Lc/mm 试样编号
12.5 ≥12
5.65
≥Lo+1.5 仲裁试验:Lo+2
P7 11.3
≥Lo+1.5 仲裁试验:Lo+2
P07
15 P8 P08
20 P9 P09
25 P10 P010
20 P11 P011
注:如相关产品标准无具体规定,优先采用比例系数k=5.65的比例试样。
B2.3.2 非比例试样
非比例试样的原始标距(Lo)与原始横截面积(So)无固定关系。矩形横截面非比例试样采用表B3的试样尺寸。如相关产品标准规定,可以使用其他非比例试样尺寸。
B2.4如相关产品标准无规定具体试样类型,试验设备能力不足够时,经协议厚度大于25mm产品可以机加工成圆形横截面或薄成矩形横截面比例试样。
表B3矩形横截面非比例试样13]
b/mm r/mm Lo/mm Lc/mm 试样编号
12.5 ≥12 50 ≥Lo+1.5 仲裁试验:
Lo+2
P13
20 80 P13
25 50 P14
38 50 P15
40 200 P16

采用说明
11]国际标准仅规定直径20mm、10mm和5mm试样(R2、R4和R7号试样)。表中增加的试样为产品标准常用的圆形横截面试样。
12]国际标准未规定这些试样。表中增加的矩形横截面比例试样是产品标准常用的试样。
13]国际标准未规定这些试样。表中增加的矩形横截面非比例试样是产品标准常用的试样。
B3 试样的制备
机加工试样的横向尺寸公差应符合表B4的规定要求。下面给出应用这些公差的例子:
a) 尺寸公差
表B4中规定的值,例如标称直径10mm的试样,尺寸公差为±0.07mm,表示试样的直径不应超出下面两个值之间的尺寸范围:
10mm+0.07mm=10.07mm 10mm—0.07mm=9.93mm
b)形状公差
表B4中规定的值表示,例如对于满足上述机加工条件的10mm直径的试样,沿其平行长度(Lc)的最大直径与最小直径之差不应超过0.04。因此,如试样的最小直径为9.99mm,它的最大直径不应超过:
9.99mm+0.04mm=10.03mm
表B4试样横向尺寸公差14] mm
名称 标称横向尺寸 尺寸公差 形状公差
机加工的圆形横截面直径 3 ±0.05 0.02
>3~6 ±0.06 0.03
>6~10 ±0.07 0.04
>10~18 ±0.09 0.04
>18~30 ±0.10 0.05
四面机加工的矩形横截面试样横向尺寸 相同于圆形横截面试样直径的公差
>3 ±0.1 0.05
>3~6
>6~10 ±0.2 0.1
>10~18
>18~30 ±0.5 0.2
>30~50
B4 原始横截面积(So)的测定
应根据测量的原始试样尺寸计算原始横截面积,测量每个尺寸应准确到±0.5%。
对于圆形横截面试样,应在标距的两端及中间三处两个相互垂直的方向测量直径,取其算术平均值,取用三处测得的最小横截面积,按照式(B2)计算:
1
4
对于矩形横截面试样,应在标距的两端及中间三处测量宽度和厚度,取用三处测的最小横截面积。按照式(A1)计算。
对于恒定横截面试样,可以根据测量的试样长度、试样质量和材料密度确定其原始横截面积。试样长度的测量应准确到±0.5%,试样质量的测定应准确到±0.5%,密度应至少取3位有效数字。原始横截面积按照式(B3)计算:


采用说明
14]国际标准对于圆形横截面试样的尺寸公差和形状公差要求精确到小数后三位数字。这些公差无需要求如此精确,保留到小数后两位。对于相对两面机加工的矩形横截面试样,增加了尺寸公差的要求,国际标准未规定具体要求。形状公差与国际标准不同,国际标准的规定偏大。
附 录 C
(标准的附录)
直径或厚度小于4mm线材、棒材和型材使用的试样类型
C1 试样的形状
试样通常为产品的一部分,不经机加工(见图12)。
C2 试样的尺寸
原始标距(Lo)为200mm和100mm。除小直径线材在两夹头间的自由长度可以等于Lo的情况外,其他情况,试验机两夹头间的自由长度应至少为Lo+50mm。见表C1。
如不测定断后伸长率,两夹头间最小自由长度可以为50mm。
表C1非比例试样
d或a/mm Lo/mm Lc/mm 试样编号
≤4 100 ≥150 R9
200 ≥250 R10
C3 试样的制备
如以盘卷交货的产品,应仔细进行矫直。
C4 原始横截面积(So)的测定
原始横截面积的测定应准确到±1%。应在试样标距的两端及中间三处测量,取用三处测和的最小横截面积:
对于圆形横截面的产品,应在两个相互垂直方向测量试样的直径,取其算术平均值计算横截面积,按照式(B2)计算。
对于矩形和方形横截面的产品,测量试样的宽度和厚度,按照式(A1)计算。
可以根据测量的试样长度、试样质量和材料密度确定其原始横截面积,按照式(B3)计算。


附 录 D
(标准的附录)
管材使用的试样类型
D1 试样的形状
试样可以为全壁厚纵向弧形试样(见图13),管段试样(见图14),全壁厚横向试样,或从管壁厚度机加工的圆形横截面试样。
通过协议,可以采用不带头的纵向弧形试样和不带头的横向试样。仲裁试验采用带头试样。
D2 试样的尺寸
D2.1 纵向弧形试样
纵向弧形试样采用表D1规定的试样尺寸。纵向弧形试样一般适用于管壁厚度大于0.5mm的管材。
为了在试验机上夹持,可以压平纵向弧形试样的两头部,但不应将平行长度(Lc)部分压平。
不带头的试样,两夹头间的自由长度应足够,以使试样原始标距的标记与最接近的夹头间的距离不小于1.5b。







表D1纵向弧形试样15]
D/mm b/mm a/mm r/mm k=5.65 k=11.3
Lo/mm Lc/mm 试样编号 Lo/mm Lc/mm 试样编号
30~50 10 原壁厚 ≥12 5.65

≥Lo+
1.5
仲裁试验:
Lo+2
S1 11.3

≥Lo+
1.5 仲裁试验:Lo+
2
S01
>50~70 15 S2 S02
>70 20 S3 S03
≤100 19 50 S4
>100~200 25 S5
>200 38 S6
注:采用比例试样时,优先采用比例系数k=5.65的比例试样。
D2.2 管段试样
管段试样采用表D2规定的试样尺寸。
管段试样应在其两端加以塞头。塞头至最接近的标距标记的距离不应小于D/4(见图D1),只要材料足够,仲裁试验时此距离为D。塞头相对于试验机夹头在标距方向伸出的长度不应超过D,而其形状应不妨碍标距内的变形。
允许压扁管段试样两夹持头部(见图D2),加或不加扁块塞头后进行试验,但仲裁试验不压扁,应加配塞头。
表D2管段试样16]
Lo/mm Lc/mm 试样编号
5.65
≥Lo+D/2
仲裁试验:Lo+2D S7
50 ≥100 S8

图D1管段试样的塞头位置

采用说明
15]国际标准未具体规定这些试样。这些纵向弧形试样是产品标准常用的试样。
16]国际标准未规定这些试样。增加的管段试样。

图D2管段试样的两夹头部压扁
D2.3 机加工的横向试样
机加工的横向矩形横截面试样,管壁厚度小于3mm时,采用附录A(标准的附录)表A1或表A2规定的试样尺寸;管壁厚度大于或等于3mm时,采用附录B(标准的附录)表B2或B3规定的试样尺寸。
相关产品标准可以规定不同于附录A(标准的附录)和附录B(标准的附录)的其他尺寸矩形横截面试样。
不带头的试样,两夹头间的自由长度应足够,以使试样原始标距的标记与最接近的夹头间的距离不小于1.5b。
应采用特别措施校直横向试样。
D2.4 管壁厚度机加工的纵向圆形横截面试样
机加工的纵向圆形横截面度样应采用附录B(标准的附录)的表B1规定的试样尺寸。相关产品标准应根据管壁厚度规定机加工的圆形横截面试样尺寸。如无具体规定,按照表D3选定试样。
表D3管壁厚度机加工的纵向圆形横截面试样17]
管壁厚度/mm 采用试样
8~13 R7号
>13~16 R5号
>16 R4号
D3 原始横截面积(So)的测定
试样原始横截面积的测定应准确到±1%。
对于圆管纵向弧形试样,应在标距的两端及中间三处测量宽度和壁厚,取用三处测得的最小横截面积。按照式(D1)计算。计算时管外径取其标称值。

可以使用下列简化公式计算圆管纵向弧形试样的原始横截面积:
采用说明
17]国际标准未具体规定。补充由管壁厚度机加工成圆形横截面试样的具体规定。
当b/D<0.25时 (D2)
当b/D<0.17时 So=ab (D3)
对于圆管横向矩形横截面试样,应在标距的两端及中间三处测量宽度和厚度,取用三处测得的最小横截面积。按照式(A1)计算。
对于管段试样,应在其一端相互垂直方向测量外径和四处壁厚,分别取其算术平均值。按照式(D4)计算:
(D4)
管段试样、不带头的纵向或横向试样的原始横截面积可以根据测量的试样长度、试样质量和材料密度确定,按照式(B3)计算。
附 录 E
(提示的附录)
断后伸长率规定值低于5%的测定方法
推荐的方法如下:
试验前在平行长度的一端处作一很小的标记。使用调节到标距的分规,以此标记为圆心划一圆弧。拉断后,将断裂的试样置于一装置上,最好借助螺丝施加轴向力,以使其在测量时牢固地对接在一起。以原圆心为圆心,以相同的半径划第二个圆弧。用工具显微境或其他合适的仪器测量两个圆弧之间的距离即为断后伸长,准确到±0.02mm。为使划线清晰可见,试验前涂上一层染料。
另一种方法,可以采用11.2规定的引伸计方法。
附 录 F
(提示的附录)
移位方法测定断后伸长率
为了避免由于试样断裂置位不符合11.1所规定的条件而必须报废试样,可以使用如下方法:
a) 试验前将原始标距(Lo)细分为N等分。
b)试验后,以符号X表示断裂后试样短段的标记,以符号Y表示断裂试样长段的等分标记,此标记与断裂处的距离最接近于断裂处至标距标记X的距离。
如X与Y之间的分格数为n,按如下测定断后伸长率:
1) 如N-n为偶数[见图Fla],测量X与Y之间的距离和测量从Y至距离为

个分格的Z标记之间的距离。按照式(F1)计算断后伸长率:
(F1)
2)如N-n为奇数[见图F1b],测量X与Y之间的距离,和测量从Y至距离分别为

个分格的Z`和Z`标记之间的距离。按照式(F2)计算断后伸长率:
A= (F2)












附 录 I19]
(提示的附录)
卸力方法测定规定残余延伸强度(Rr0.2 )举例
试验材料:钢,预期的规定残余延伸强度Rr0.2 ≈800N/mm2;
试样尺寸:d=10.00mm,So=78.54mm2;
引伸计:表式引伸计,1级准确,Le=50mm,每一分度值为0.01mm;
试验机:最大量程200KN,选用度盘为100KN;
试验速率:按照10.1.1.4的规定要求。
按照预期的规定残余延伸强度计算相应于应力值10%的预拉力为:Fo=Rr0.2??So×10%=6283.2N,化整后取6000N。此时,引伸计的条件零点为1分度。
使用的引伸计标距为50mm,测定规定残余延伸强度Rr0.2所要达到的残余延伸应为:50×0.2%=0.01mm。将其折合成引伸计的分度数为:0.1÷0.01=10分度。
从Fo起第一次施加力直至试样在引伸计标距的长度上产生总延伸(相应于引伸计的分度数)应为:10+(1~2)=11~12分度。由于条件零点为1分度,总计为13分度。保持力10s~12s后,将力降至Fo,引伸计读数为2.3分度,即残余延伸为1.3分度。
第二次施加力直至引伸计达到读数应为:在上一次读数13分度的基础上,加上规定残余延伸10分度与已得残余延伸1.3分度之差,再加上1~2分度,即13+(10-1.3)+2=23.7分度。保持力10s~12s,将力降至Fo后得到7.3分度的残余延伸读数。
第三次施加力直至引伸计达到的读数应为:23.7+(10-7.3)+1=27.4分度。
试验直至残余延伸读数达到或稍微超过10分度为止。试验记录见表I1。
规定残余延伸强度Rr0.2 计算如下:
由表I1查出残余延伸读数最接近10分度的力值读数为61000N,亦即测定的规定残余延伸力应在61000N和62000N之间。用线性内插法求得规定残余延伸力为:

得到:

按照表5要求修约后果为:Rr0.2 =780N/mm2
表I1 力-残余延伸数据记录
力/N 施加力引伸计读数
分度 预拉力引伸计读数
分度 残余延伸
分度
6000
41000
57000
61000
62000 1. 0
13.0
23.7
27.4
28.7 —
2.3
8.3
10.7
11.5 —
1.3
7.3
9.7
10.5







采用说明
19]国际标准未规定此附录内容。增加此附录以提供测定规定残余延伸强度Rr0.2 的例子。
附 录 J
(提示的附录)
误差累积方法估计拉伸试验的测量不确定度
J1 引言
基于误差累积原理和利用试验方法标准及检定标准规定的测量误差要求,提出估计测量不确定度的方法要点。因为不同材料对于某些例如应变速率或应力速率等控制参数呈现不同的响应,所以不可能对所有材料计算出单一的不确定度值。此处提供的误差累积方法可以把它看成为按本标准进行试验(1级试验机和1级引伸计)的实验室的测量不确定度上限。
应当注意,当评定试验结果的总分散度时,测量的不确定度应看做包含由于材料的不均匀性而引起的固有分散度。附录K中给出的相互比较试验的分析统计方法,并不能分离出这两种分散度的影响源。估计实验室间分散度的其他有用的方法是,采用一种具有保证材料性能的持证标准材料(CRM)。已经选定供作室温拉伸试验使用的标准材料(CRM)为一种直径14mm每批1t的标准材料镍铬合金(Nimonic75),正在共同体标准物质局(BCR)监督认证程序之中。
J2 不确定度的估计
J2.1 与材料无关的参数
将各种误差源产生的误差累加在一起的方法已做相当详细的处理。最近,两个ISO文件5725-2和测量不确定度的表达指南),对精密度和不确定度的估计给出了指导。
下面的分析采用了常规的方和根方法。表J1给出了各种拉伸性能试验参数的误差与不确定度的期望值。由于应力应变曲线的形状特点,有些拉伸性能原则上能以较高的精密度测定。例如,上屈服强度ReH仅仅取决于力和横截面积的测量误差;而规定强度Rp却取决于力、变形(位移)、标距和横截面积的测量误差。对于断面收缩率Z,则需考虑试验前、后横截面积的测量误差。
表J1 确定拉伸试验数据的最大允许测量不确定度(使用方和根方法)
参数 拉伸性能误差/%
ReH ReL Rm RP A Z

应变1)(位移)
标距Lo1)
So
Su
不确定度值期望值 1


1)假定按照检定过的1级引伸计。
J2.2 与材料有关的参数
对于室温拉伸试验,材料受应变速率(或应力速率)控制参数影响明显的拉伸性能是ReH、ReL和RP。抗拉强度Rm也与应变速率相关,但试验中,通常以比测定RP高得多的应变速率进行试验测定,一般受应变速率的影响呈现较小的敏感性。
原则上,在计算累积误差之前需要测定应变速率对材料性能的影响(参见图J1和图J2)。有限的一些数据是可用的,而且也可以用下列例子估算一些材料产测量不确定度。
表J2和表J3给出了一组用以确定材料受本标准规定应变速范围影响的典型数据例子。同时,表J2也给出了应变速率对几种材料的规定强度的影响。
表J2本标准允许的应变速率范围对室温规定强度RP0.2影响的例子


材料 标称成分 RP0.2平均
值/(N/mm2) 应变速率对RP0.2的影响/% 等效误差/%
铁素体钢:管线钢
板钢(Fe430) Cr-Mo-V-Fe(其余)
C-Mn-Fe(其余) 680
315 0.1
1.8 ±0.5
±0.9
奥氏体钢:X5CrNiMo17-12-2 17Cr,11Ni-Fe(其余) 235 6.8 ±3.4
镍基合金:NiCr20Ti
NiCrCoTiA125-20 18Cr,5Fe,2Co-Ni(其余)
24Cr,20Co,3Ti,
1.5Mo,1.5Al-Ni(其余) 325
790 2.8
1.9 ±1.4
±0.95
J2.3 总测量不确定度
将表J1中规定的与材料无关的参数,与表J2所给应变速率对规定强度影响的数据进行合成,即可给出所示各材料的测量不确定度总估计,见表J3所示。
为了进行合成总不确定度,将标准中允许的应变速率范围内对规定强度的影响值取其一半,表示为等效误差。例如X5CrNiMo17-12-2不锈钢,其规定强度RP0.2在允许的应变速率范围内受影响为6.8%,取其一半的值等于±3.4%的误差。因此,对于X5CrNiMo17-12-2不锈钢,其总不确定度为:

表J3 按照本标准测定的室温规定强度的总不确定度期望值例子
材料 RP0.2平均
值/(N/mm2) 取自表J1
之值/% 取自表J2
之值/% 总测量不确定度
期望值/%
铁素体钢:
管线钢
板钢(Fe430)
680
315
±2
±2
±0.05
±0.9
±2.0
±2.2
奥氏体钢:
X5CrNiMo17-12-2
235
±2
±3.4
±3.9
镍基合金:
NiCr20Ti
NiCrCoTiA125-20
325
790
±2
±2
±1.4
±0.95
±2.4
±2.2
J3 结束语
对利用误差累积原理计算室温拉伸试验测量不确定度的方法提出要点,并给出一些材料对已知试验参数影响的例子。应注意,计算的不确定度可能需要修正,以便包含符合测量不确定度表达指南的加权因子。而当欧洲试验室和ISO工作部门最后决定他们要采纳推荐的最佳方法后,将着手这方面的工作。此外,还存在影响拉伸性能测定的其他因素,例如试样弯曲、试样夹持方法和试验控制模式,即引伸计控制模式或十字头控制模式。它们都可能影响拉伸性能的测定。但目前未有足够可用的定量性数据,所以不可能将其影响包括在累积误差之中。应该指出,这一误差累积方法仅仅给出由于测量技术所引起的不确定度的估计,而并非对归因于材料不均匀性而引起试验数据的固有分散性作出容限。
最后,应当知道,适合的标准材料成为可用之时,将对试验机,包括目前没有证明其合格的夹头、弯曲等影响的总测量不确定度提供一种有用的方法。











附 录 K
(提示的附录)
拉伸试验的精密度——根据实验室间试验方案的结果
K1 拉伸试验中不确定度的原因
拉伸试验结果的精密度受材料、试样、试验设备、试验程序和力学性能的计算方法等因素影响。具体地说,可以提出下列引起不确定度的原因:
——材料的不均匀度,它存在于同一炉材料的一个工艺批之内;
——试样的几何形状、制备方法和公差;
——夹持方法和施力的轴向性;
——拉伸试验机和辅助测量系统(刚度、驱动、控制、操作方法):
——试样尺寸的测量、标距的标记、引伸计标距、力和伸长的测量;
——试验的各阶段中的试验温度和加载速率;
——人为的或与拉伸性能测定的相联系的软件误差。
本国家标准的要求和公差并不可以考核这些因素的影响。可以通过实验室间的试验,测定接近工业试验条件下结果的不确定度,但并不可以从试验方法引起的误差中分离出与材料有关的影响。
K2 程序
实验室间试验方案(方案A、方案B和方案C)的结果给出了试验金属材料时得到的不确定度的典型例子。
列入试验方案的每一种材料,从料坯中随机选取因定数目的样坯,进行预先的研究,检查料坯的均匀性,提供关于料坯自身力学性能的固有分散度。样坯送至参加试验的各实验室,按各实验室正常使用的图纸要求机加工试样。仅仅要求试样和试验本身符合相关标准的要求。建议尽可能在短时间内由同一操作者和使用同一试验机完成试验。
表K1、表K2和表K3中用相对不确定度系数表示三类误差:



式中:X——总平均;
S ——估计的实验室内的重复性标准编差;
SL——估计的实验室间的变动度;
SR——估计的试验方法的精密度;复现性标准偏差。
这些量均为接近X的95%置信区间。对每一种材料和每一种性能进行计算。
K3 方案A的试验结果(国际)
试验材料:铝、钢和镍合金。
参加试验室数:6个。
每个试验室试验每种材料的试样数:6个。
试样:采用圆形横截面试样,直径12.5mm,原始标距62.5mm(5倍试样直径)。
试验结果:列于表K1。不区分下屈服强度(ReL)和0.2%规定强度(RP0.2)。
K4 方案B的试验结果(国际)
试验材料:钢。
参加试验室数:18个。
每个试验室试验每种材料的试样数:5个。
试样:厚度2.5mm的薄板,采用矩形横截面试样,宽度20mm,原始标距80mm。棒材采用圆形横截面试样,直径10mm,原始标距50mm(5倍试样直径)。
试验结果:列于表K2。不区分下屈服强度(ReL)和(RP0.2)。
K5 方案C的试验结果(国内)
试验材料:铝合金和钢。
参加试验室数:14个。
每个试验室试验每种材料的试样数:5个。
试样:厚度等于小于3mm的薄板,采用矩形横截面试样,宽度12.5mm,原始标距50mm。厚度大于3mm的板材,采用矩形横截面试样,宽度20mm,原始标距为5.65。盘圆材采用不经机加工试样,原始标距50mm。棒材采用圆形横截面试样,直径10mm,原始标距50mm(5倍试样直径)。
试验结果:列于表K3。
表K1试验方案A的实验室间拉伸试验结果(国际)
材料 铝 铝 碳素钢 奥氏体不锈钢 镍合金 马氏体不锈钢
牌号 EC-H19 20##-T351 C22 X7CrNiMo17-12-2 NiCr15Fe8 X12Cr13
试样 圆形横截面 圆形横截面 圆形横截面 圆形横截面 圆形横截面 圆形横截面
RP0.2(N/mm2)
总平均值
UCr/%
UCL/%
UCR/% 158.4
4.12
0.42
4.14 362.9
2.82
0.98
2.98 402.4
2.84
4.04
4.94 480.1
2.74
7.66
8.14 268.3
1.86
3.94
4.36 967.5
1.84
2.72
3.28
Rm(N/mm2)
总平均值
UCr/%
UCL/%
UCR/% 179.9
4.90

4.90 491.3
2.84
1.00
2.66 596.9
1.40
2.40
2.78 694.6
0.78
2.28
2.40 695.9
0.86
1.16
1.44 1253
0.50
1.16
1.26
A/%
总平均值
UCr/%
UCL/%
UCR/% 14.61
8.14
4.09
9.10 8.04
6.94
17.58
18.90 25.63
6.00
8.18
10.12 35.93
3.93
14.36
14.90 41.58
3.22
7.00
7.72 12.39
7.22
13.70
15.48
Z/%
总平均值
UCr/%
UCL/%
UCR/% 79.14
4.86
1.46
5.08 30.31
13.80
19.24
23.66 65.59
2.56
2.88
3.84 71.49
2.78
3.54
4.50 59.34
2.28
0.68
2.38 50.49
7.38
13.78
15.62
表K2 试验方案B的实验室间拉伸试验结果(国际)
材料 低碳钢 奥氏体不锈钢 结构钢 奥氏体不锈钢 高强钢
牌号 ER3(ISO) X2CrNi18-10 Fe510C(ISO) X2CrNiMo18-10 30NiCrMo-16
试样 矩形横截面 矩形横截面 圆形横截面 圆形横截面 圆形横截面
RP0.2(或ReL)(N/mm2)
总平均值
UCr/%
UCL/%
UCR/% 228.6
4.92
6.53
8.17 303.8
2.47
6.06
6.44 367.4
2.47
4.42
5.07 353.3
5.29
5.77
7.07 1039.9
1.13
1.64
1.99

Rm(N/mm2)
总平均值
UCr/%
UCL/%
UCR/% 335.2
1.14
4.86
4.09 594.0
2.63
2.88
2.98 552.4
1.25
1.42
1.90 622.5
1.36
2.71
3.02 1167.8
0.61
1.32
1.45
A/%

总平均值
UCr/%
UCL/%
UCR/% Lo=80mm Lo=5d
38.41
10.44
7.97
13.80 52.47
3.81
12.00
12.59 31.44
6.41
12.46
14.01 51.86
3.82
12.04
12.65 16.69
7.07
11.20
13.26
Z/%
总平均值
UCr/%
UCL/%
UCR/% 71.38
2.05
1.71
2.68 77.94
1.99
5.25
5.62 65.59
2.45
2.11
3.23
表K3 试验方案C的实验室间拉伸试验结果(国内)
材料 钢 铝合金 铝合金 钢 钢 钢 钢
牌号 St16 LF5M LY12CZ Q235A Q235 B480 40Cr
试样 两面机加工
矩形横截面 两面机加工
矩形横截面 两面机加工
矩形横截面 两面机加工
矩形横截面 不经机加工
圆形横截面 两面机加工
矩形横截面 机加工圆形横截面(热处理)
RP0.2(N/mm2)
总平均值
UCr/%
UCL/%
UCR/% 145.59
7.57
14.06
15.97 166.28
2.97
3.62
4.69 325.18
3.35
4.57
5.66 984.32
1.97

1.97
ReH(N/mm2)
总平均值
UCr/%
UCL/%
UCR/% 315.39
4.02
3.97
5.65 417.44
4.17
0.84
4.26
ReL(N/mm2)
总平均值
UCr/%
UCL/%
UCR/% 309.65
2.87
8.57
9.00 357.07
6.97
3.47
7.78 401.29
2.54
2.91
3.89
Rm(N/mm2)
总平均值
UCr/%
UCL/%
UCR/% 287.94
2.37
3.43
4.16 301.01
1.15
3.61
3.79 451.67
3.16
2.79
4.22 456.96
1.85
6.07
6.33 513.23
4.87
2.87
5.66 527.22
1.88
1.76
2.58 1082.69
6.10

6.10





A/%
总平均值
UCr/%
UCL/%
UCR/% 46.06
7.36
13.52
15.40 25.03
10.64
6.40
12.42
33.50
9.51
6.31
11.41 29.88
11.38
13.59
18.01 33.53
10.64
7.86
13.23 15.59
14.17
7.89
16.22

Z/%
总平均值
UCr/%
UCL/%
UCR/% 57.97
3.41
1.62
3.78
附 录 L20]
(提示的附录)
新旧标准性能名称和符号对照
本标准采用的性能名称和符号与旧标准有所不同,为了便于对照,将其分别列于表L1和表L2。
L1 性能名称对照
性能名称对照见表L1。
表L1 性能名称对照
新 标 准 旧 标 准
性 能 名 称 符 号 性能名称 符 号
断面收缩率 Percentage reduction of area Z 断面收缩率 φ
断后伸长率 Percentage elongation after fracture A
A11.3
Axmm 断后伸长率 δ5
δ10
δxmm
断裂总伸长率 Percentage total elongation at fracture At -- --
最大力总伸长率 Percentage elongation at maximumforce Agt 最大力下的总伸长率 δgt
最大力非比例伸长率 Percentage non-proportional elongation at maximum forceAg
最大力下的非比例伸长率 δg

屈服点延伸率 Percentage yield point extension Ae 屈服点伸长率 δs
屈服强度 Yield strength — 屈服点 σs

上屈服强度 Uppet yield strength ReH 上屈服点 σsU
下屈服强度 Lowet yield strength ReL 下屈服点 σsL
规定非比例延伸强度 Proof strength,non-proportional extension Rp
例如Rp0.2 规定非比例伸长应力 σp
例如
σp0.2
规定总延伸强度 Prool strength,total extension Rt
例如Rt0.2 规定总伸长应力 σt
例如σt0.2
规定残余延伸强度 Permanent set strength Rr
例如Rr0.2 规定总残余应力 σr
例如σr0.2
抗拉强度 Tensile strength Rm 抗拉强度 σb

采用说明
20]国际标准未规定此附录内容。
L2 符号对照
符号对照见表L2。
表L2 符号对照
新 标 准 旧 标 准 新 标 准 旧 标 准
a a0 — Fs ,Ps
au a1 — FsU ,PsU
b bo — FsL ,PsL
bu b1 Fm Fb ,PL
d d0 — F 1
du d1 R p σpσε
D D0 Rt σt
Lc Lc, ι Rr σr
Lo Lo,ι0 — σs
Lu L1 ReH σsU
L`o — ReL σsL
L`u — Rm σb
Le Le Ae δs
Lt L Agt δgt
So S0 ,F0 Ag δg
Su S1 A(A, A11.3,Axmm) δ(δ5, δ10, δxmm)
— FP ,Pε εp εp
— Ft εt εt
— Fr εr εr
Z φ n n
m m,W △Lm —
p p E —
π π r r
k k 



GB
中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准
GB/T228-2002
eqv ISO 6892:1998



金属材料 室温拉伸试验方法
Metallic materials——Tensile testing at ambient temperature


















20##-03-10发布 20##-07-01实施

发布
GB/T228-2002
目 次
前言 Ⅲ
ISO前言 Ⅳ
1 范围 1
2 引用标准 1
3 原理 1
4 定义 1
5 符号和说明 5
6 试样 6
7 原始横截面积(So)的测定 7
8 原始标距(Lo)标记 7
9 试验设备的准确度 7
10 试验要求 8
11 断后伸长率(A)和断裂总伸长率(At)的测定 8
12 最大力总伸长率(Agt)和最大力非比例伸长率(Ag)的测定 9
13 屈服点延伸率(Ae)的测定 9
14 上屈服强度(ReH)和下屈服强度(ReH)和下屈服强度(ReL)的测定 10
15 规定非比例延伸强度(Rp)的测定 10
16 规定总延伸强度(Rt)的测定 11
17 规定残余延伸强度(Rr)的验证方法 11
18 抗拉强度(Rm)的测定 11
19 断面收缩率(Z)的测定 12
20 性能测定结果数值的修约 14
21 性能测定结果的准确度 14
22 试验结果处理 15
23 试验报告 15
附录A(标准的附录)厚度0.1mm~<3 mm薄板和薄带使用的试样类型 16
附录B(标准的附录)厚度等于或大于3mm板材和扁材以及直径或厚度等于或大于
4mm线材、棒材和型材使用的试样型 17
附录C(标准的附表录)直径或厚度小于4mm线材、棒材和型材使作的试
样类型 20
附录D(标准的附录)管材使用的试样类型 21
附录E(提示的附录)断后伸长率规定值低于5%的测定方法 24
附录F(提示的附录)移位方法测定断后伸长率 24
附录G(提示的附录)人工方法测定棒材、线材和条材等长产品的最大力总伸长率 25
附录H(提示的附录)逐步逼近方法测定规定非比例延伸强度(Rp) 26
附录I(提示的附录)卸力方法测定规定残余延伸强度(Rr0。2)举例 27
附录J(提示的附录)误差累积方法估计拉伸试验的测量不确定度 28
附录K(提示的附录)拉伸试验的精密度—根据实验室间试验方案的结果 31
附录L(提示的附录)新旧标准性能名称和符号对照 34


GB/T228-2002


前 言

本标准有效采用国际标准ISO 6892:1998《金属材料室温拉伸试验》。在主要技术内容上与ISO6892:1998相同,但部分技术内容较为详细和具体,编写结构不完全对应。补充性能测定结果数值的修约要求和试验结果处理。增加试样类型。删去附录F(提示的附录)计算矩形横截面试样原始标距用计算图尺;删去附录L(提示的附录)参考文献目录。增加附录H(提示的附录)逐步逼近方法测定规定非比例延伸强度(RP);增加附录L(提示的附录)新旧标准性能名称和符号对照。
本标准合作并修订原国家标准GB/T228-1987《金属拉伸试验方法》、GB/T3076-1982《金属薄板(带)拉伸试验方法》和GB/T6397-1986《金属拉伸试验试样》。对原标准在以下方面的技术内容进行了较大修改和补充:
——引用标准;
——定义和符号;
——试样;
——试验要求;
——性能测定方法;
——性能测定结果数值修约;
——性能测定结果准确度阐述。
自本标准实施之日起,代替GB/T228-1987《金属拉伸试验方法》、GB/T3076-1982《金属薄板(带)拉伸试验方法》和GB/T6397-1986《金属拉伸试验试样》。
本标准的附录A∽D都是标准的附录。
本标准的附录E∽L都是提示的附录。
本标准由原国家冶金工业局提出。
本标准由全国钢标准化技术委员会归口。
本标准起草单位:钢铁研究总院、济南试金集团有限公司、宝山钢铁公司、冶金工业信息标准研究院。
本标准起草人:梁新邦、李久林、陶立英、李和平、高振英。
本标准于1963年12月首次发布,1976年9月第1次修订,1987年2月第2次修订。
















GB/T228-2002


ISO 前言
ISO(国际标准化组织)是由各国标准化团体(ISO成员团体)组成的世界性的联合会。制定国际标准的工作通常由ISO的技术委员会完成,各成员团体若对某技术委员会已确立的项目感兴趣,均有权参加该技术委员会。与ISO保持联系的各国际组织(官方的或非官方的)也参加工作。在电工技术标准化方面ISO与国际电工委员会(IEC)保持密切合作关系。
由技术委员会通过的国际标准草案提交各成员团体表决,国际标准需要取得至少75%参加投票表决的成员团体的同意才能正式发布。
国际标准ISO6892由ISO/TC164金属力学性能试验技术委员会SCI 单轴试验分委员会制定。
附录A~D都是标准的附录。
附录E~L都是提示的附录。





























中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准
金属材料 室温拉伸试验方法
Metallic materials-Tensile testing at ambient temperature

1 范围
本标准规定了金属材料拉伸试验方法的原理、定义、符号和说明、试样及其尺寸测量、试验设备、试验要求、性能测定、测定结果数值修约和试验报告。
本标准适用于金属材料室温拉伸性能的测定。但对于小横截面尺寸的金属产品,例如金属箔,超细丝和毛细管等的拉伸试验需要协议。
2 引用标准
下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用面构成为本标准的条文。本标准出版时,所示版本均为有效。所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB/T 2975-1998 钢及钢产品 力学性能试验取样位置和试样制备(eqv ISO 377:1997)
GB/T 8170-1987 数值修约规则
GB/T 12160-2002 单轴试验用引伸计的标定(idt ISO 9513:1999)
GB/T16852-1997 拉力试验机的检验(idt ISO 7500:1986)
GB/T 17600.1-1998 钢的伸长率换算 第1部分:碳素钢和低合金(eqv ISO 2566-1:1984)
GB/T 17600.2-1998 钢的伸长率换算 第2部分:奥氏体钢(eqv ISO 2566-2:1984)
3 原理
试验系用拉力拉伸试样,一般拉至断裂,测定第4章定义的一项或几项力学性能。
除非另有规定,试验一般在室温10℃~35℃范围内进行。对温度要求严格的试验,试验温度应为23℃±5℃。
4 定义
本标准采用下列定义。
4.1 标距gauge length
测量伸长用的试样圆柱或棱柱部分的长度。
4.1.1 原始标距(Lo)original gauge length
施力前的试样标距。
4.1.2 断后标距(Lu)final gauge length
试样断裂后的标距。
4.2 平行长度(Lc)parallel length
试样两头部或两夹持部分(不带头试样)之间平行部分的长度。
4.3 伸长elongation
试验期间任一时刻原始标距(Lo)的增量。
4.4 伸长率percentage elongation
原始标距的伸长与原始标距(Lo)之比的百分率。
4.4.1 断后伸长率(A)percentage elongation aftet fracture
断后标距的残余伸长(Lu——Lo)与原始标距(Lo)之比的百分率(见图1)。对于比例试样,若原始标距不为5.65(SO为平行长度的原始横截面积),符号A应附以下脚注说明所使用的比例系数,例如,A11.3表示原始标距(LO)为11.3的断后伸长率。对于非比例试样,符号A应附以下脚注说明所使用的原始标距,以毫米(mm)表示,例如,A80mm表示原始标距(LO)为80mm的断后伸长率。
4.4.2 断裂总伸长率(At)percentage total elongation at fracture
断裂时刻原始标距的总伸长(弹性伸长加塑性伸长)与原始标距(L o)之比的百分率(见图1)。
4.4.3 最大力伸长率percentage elongation at maximum force
最大力时原始标距的伸长与原始标距(L o)之比的百分率。应区分最大力总伸长率(Agt)和最大力非比例伸长率(Ag)(见图1)。

图1 伸长的定义

4.5 引伸计标距(Le)extensometer gauge length
用引伸计测量试样时所使用试样平行长度部分的长度。测定屈服强度和规定强度性能时推荐Le ≥L o/2。测定屈服点延伸率和最大力时或在最大力之后的性能,推荐Le  等于 L o或近似等于L o。
4.6 延伸extension
试验期间任一给定时刻引伸计标距(L e)增量。
4.6.1 残余延伸率percentage permanent extension
试验施加并卸除应力后引伸计标距的延伸与引伸计标距 (Le)之比的百分率。
4.6.2 非比例延伸率 percentage non-proportional extension
试验中任一给定时刻引伸计标距的非比例延伸与引伸计标距 (Le)之比的百分率。
4.6.3 总延伸率percentage total extension
试验中任一时刻引伸计标距的总延伸(弹性延伸加塑性延伸)与引伸计标距 (Le)之比的百分率。
4.6.4 屈服点延伸率(Ae)percentage yield point extension
呈现明显屈服(不连续屈服)现象的金属材料,屈服开始至均匀加工硬化开始之间引伸计标距的延伸与引伸计标距 (Le)之比的百分率。
4.7 断面收缩率(Z)percentage reduction of area
1)5.65
断裂后试样横截面积的最大缩减量(S o—Su)与原始横截面积(S o)之比的百分率。
4.8 最大力(Fm)maximum force
试样在屈服阶段之后所能抵抗的最大力。对于无明显屈服(连续屈服)的金属材料,为试验期间的最大力。
4.9 应力 stress
试验期间任一时刻的力除以试样原始横截面积(S o)之商。
4.9.1 抗拉强度(Rm)tensile strength
相应最大力(Fm)的应力。
4.9.2 屈服强度 yield strength
当金属材料呈现屈服现象时,在试验期间达到塑性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。
4.9.2.1 上屈服强度(ReH)upper yield strength
试样发生屈服而力首次下降前的最高应力(见图2)。
4.9.2.2 下屈服强度(ReL)Lower yield strength
在屈服期间,不计初始瞬时效应时的最低应力(见图2)。





ReH ReH
初始瞬时效应
ReL ReL



0 延伸率 0 延伸率
a) b)





Reh Reh
ReL ReL




0 延伸率 0 延伸率
c) d)
图2不同类型曲线的上屈服强度和下屈服强度(ReH和ReL)
4.9.3 规定非比例延伸强度(Rp)proof strength , non-proportional extension
非比例延伸率等于规定的引伸计标距百分率时的应力(见图3)。 使用的符号应符以下脚注说明所规定的百分率,例如,表示规定非比例延伸率为0.2%时的应力。












0 εp 延伸率

图3规定非比例延伸强度(Rp)

4.9.4 规定总延伸强度(Rt)proof strength,total extension
总延伸率等于规定的引伸计标距百分率时的应力(见图4)。使用的符号应附以下脚注说明所规定的百分率,例如Rt0.5,表示规定总延伸率为0.5%时的应力。










0 εt 延伸率
图4规定总延伸强度(Rt)

4.9.5 规定残余延伸强度(Rr)permanent set strength
卸除应力后残余延伸率等于规定的引伸计标距(Le)百分率时对应的应力(见图5)。使用的符号应附以下脚注说明所规定的百分率。例如Rr0.2,表示规定残余延伸率为0.2%时的应力。










0 εt 延伸率
图5规定残余延伸强度(Rr)
5 符号和说明
本标准使用的符号和相应的说明见表1。
表1符号和说明
符 号 单 位 说 明
试 样
a mm 矩形横截面试样厚度或管壁厚度
au mm 矩形横截面试样断裂后缩颈处最小厚度
b mm 矩形横截面试样平行长度的宽度或管的纵向剖条宽度或扁丝宽度
bu mm 矩形横截面试样断裂后缩颈处最大宽度
d mm 圆形横截面试样平行长度的直径或圆丝直径
du mm 圆形横截面试样断裂后缩颈处最小直径
D mm 管外径
Lo mm 原始标距

mm 测定Ag的原始标距(见附录G)
Lc mm 平行长度
Le mm 引伸计标距
Lt mm 试样总长度
r mm 过渡弧半径
Lu mm 断后标距

mm 测定Ag的断后标距(见附录G)
m g 质量
p g/cm3 密度
So mm2 原始横截面积
SU mm2 断后最小横截面积
π — 圆周率(至少取4位有效数字)
k — 比例系数
Z % 断面收缩率:
伸 长
ΔLm mm 最大力(Fm)总延伸
— mm 断后伸长(Lu—Lo)
A % 断后伸长率:
At % 断裂总伸长率
Ae % 屈服点延伸率
Ag % 最大力(Fm)非比例伸长率
Agt % 最大力(Fm)总伸长率
εp % 规定非比例延伸率
εt % 规定总延伸率
εr % 规定残余延伸率

Fm N 最大力
屈服强度-规定强度-抗拉强度
ReH N/mm2 上屈服强度
ReL N/mm2 下屈服强度
Rp N/mm2 规定非比例延伸强度
Rt N/mm2 规定总延伸长度
Rr N/mm2 规定残余延伸长强度
Rm N/mm2 抗拉强度
E N/mm2 弹性模量
注:1N/mm2=1MPa。
6 试样
6.1 形状与尺寸
6.1.1 一般要求
试样的形状与尺寸取决于要被试验的金属产品的形状与尺寸。通常从产品、压制坯或铸锭切取样坯经机加工制成试样。但具有恒定横截面的产品(型材、棒材、线材等)和铸造试样(铸铁和铸造非铁合金)可以不经机加工而进行试验。
试样横截面可以圆形、矩形、多边形、环形,特殊情况下可以为某些其他形状。
试样原始标距与原始横截面积有关系者称为比例试样。国际上使用的比例系数k的值为5.65。原始标距应不小于15mm1]。当试样横截面积太小,以致采用比例系数k为5.65的值不能符合这一最小标距要求时,可以采用较高的值(优先采用11.3的值)或采用非比例试样。非比例试样其原始标距(Lo)与其原始横截面积(So)无关。
试样的尺寸公差应符合相应的附录(见6.2)。
6.1.2 机加工的试样
如试样的夹持端与平行长度的尺寸不相同,它们之间应以过渡弧连接(见图10、图11和图13)。此弧的过渡半径的尺寸可能很重要,如相应的附录(见6.2)中对过渡半径未作规定时,建议,应在相关产品标准中规定。
试样夹持端的形状适合试验机的夹头。试样轴线应与力的作用线重合。
试样平行长度(Lc)或试样不具有过渡弧时夹头间的自由长度应大于原始标距(Lo)。
6.1.3 不经机加工的试样
如试样为未经机加工的产品或试棒的一段长度(见图12和图14),两夹头间的长度应足够,以使原始标距的标记与夹头有合理的距离[见附录A~D(标准的附录)]。
铸造试样应在其夹持端和平行长度之间以过渡弧连接。此弧的过渡半径的尺寸可能很能重要,建议在相关产品标准中规定。试样夹持端的形状应适合于试验机的夹头。平行长度(LC)应大于原始标距(Lo)。
6.2 试样的类型
附录A~D(标准的附录)中按产品的形状规定了试样的主要类型,见表2。相关产品标准也可规定其他试样类型。












采用说明
1]国际标准规定为“不小于20mm”。改成为“不小于15mm”以便扩宽到使用机加工的3mm直径比例试样。
表2试样的主要类型
产品类型 相应的附录
薄板-板材

线材 - 棒材 - 型材


0.1mm≤厚度<3mm厚度≥3mm

直径或边长≥4mm
直径或边长<4mm A
B
C
管 材 D
6.3 试样的制备
应按照相关产品标准或GB/T2975的要求切取样坯和制备试样。
7 原始横截面积(So)的测定
试样原始横截面积测定的方法和准确度应符合附录A~D(标准的附录)规定的要求。测量时建议按照表3选用量具或测量装置。应根据测量的试样原始尺寸计算原始横截面积,并至少保留4位有效数字。
表3量具或测量装置的分辨力2] mm
试样横截面尺寸 分辨力 不大于
0. 1~0.5
>0.5~2.0
>2.0~10.0
>10.0 0. 001
0.005
0.01
0.05
8 原始标距(Lo)的标记
应用小标记、细划线或细墨线标记原始标距,但不得用引起过早断裂的缺口作标记。
对于比例试样,应将原始标距的计算值修约至最接近5mm的倍数,中间数值向较大一方修约。原始标距的标记应准确到±1%。
如平行长度(Lc)比原始标距长许多,例如不经机加工的试样,可以标记一系列套叠的原始标距。有时,可以在试样表面划一条平行于试样纵轴的线,并在此线上标记原始标距。
9 试验设备的准确度
试验机应按照GB/T16825进行检验,并应为1级或优于1级准确度。
引伸计的准确度级别应符合GB/T12160的要求。测定上屈服强度、下屈服强度、屈服点延伸率、规定非比例延伸强度、规定总延伸强度、规定残余延伸强度,以及规定残余延伸强度的验证试验,应使用不劣于1级准确度的引伸计;测定其他具有较大延伸率的性能,例如抗拉强度、最大力总延伸率和最大力非比例延伸率、断裂总伸长率,以及断后伸长率,应使用不劣于2级准确度的引伸计。
10 试验要求
10.1 试验速率
除非产品标准另有规定,试验速率取决于材料特性应符合下列要求。
10.1.1 测定屈服强度和规定强度的试验速率
10.1.1.1 上屈服强度(ReH)
在弹性范围和直至上屈服强度,试验机夹头的分离速率应尽可能保持恒定并在表4规定的应力速率的范围内。

采用说明
2]国际标准未规定此表的要求。增加此要求以保证试样原始横截面积的测定准确度符合规定的要求。


表4应力速率
材料弹性模量E/(N/mm2) 应力速率/(N/mm2)??s-1
最小 最大
<150000 2 20
≥150000 6 60
10.1.1.2 下屈服强度(ReL)
若仅测定下屈服强度,在试样平行长度的屈服期间应变速率应在0.00025/s~0.0025/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的控制。
任何情况下,弹性范围内的应力速率不得超过表4规定的最大速率。
10.1.1.3 上屈服强度和下屈服强度(ReH和 ReL)
如在同一试验中测定上屈服强度和下屈服强度,测定下屈服强度和条件应符合10.1.1.2的要求。
10.1.1.4 规定非比例延伸强度(Rp)、规定总延伸强度(Rt)和规定残余延伸强度(Rr)
应力速率应在表4规定的范围内。
在塑性范围和直至规定强度(规定非比例延伸强度、规定总延伸强度和规定残余延伸强度)应变速率不应超过0.0025/s。
10.1.1.5 夹头分离速率
如试验机无能力测量或控制应变速率,直至屈服完成,应采用等效于表4规定的应力速率的试验机夹头分离速率。
10.1.2 测定抗拉强度(Rm)的试验速率
10.1.2.1 塑性范围
平行长度的应变速率不应超过0.008/s。
10.1.2.2 弹性范围
如试验不包括屈服强度或规定强度的测定,试验机的速率可以达到塑性范围内允许的最大速率。
10.2 夹持方法
应使用例如楔形夹头、螺纹夹头、套环夹头等合适的夹具持试样。
应尽最大努力确保夹持的试样受轴向拉力的作用。当试验脆性材料或测定规定非比例延伸强度、规定总延伸强度、规定残余延伸强度或屈服强度时尤为重要。
11 断后伸长率(A)和断裂总伸长率(At)的测定
11.1 应按照4.4.1的定义测定断后伸长率。
为了测定断后伸长率,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量试样断后标距。这对小横截面试样和低伸长率试样尤为重要。
应使用分辨率力优于0.1mm的量具或测量装置测定断后标距(LU),准确到±0.25mm。如规定的最小断后伸长率小于5%,建议采用特殊方法进行测定[见附录E(提示的附录)]。
原则上只有断裂处与最接近的标距标记的距离不小于原始标距的三分之一情况方为有效。但断后伸长率大于或等于规定值,不管断裂位置处于何处测量均为有效。
11.2能用引伸计测定断裂延伸的试验机,引伸计标距(Le)应等于试样原始标距(Lo),无需标出试样原始标距的标记。以断裂时的总延伸作为伸长测量时,为了得到断后伸长率,应从总延伸中扣除弹性延伸部分。
原则上,断裂发生在引伸计标距以内方为有效,但断后伸长率等于或大于规定值,不管断裂位置处于何处测量均为有效。
注:如产品标准规定用一固定标距测定断后伸长率、引伸计标距应等于这一标距。
11.3试验前通过协议,可以在一固定标距上测定断后伸长率,然后使用换算公式或换算表将其换算成比例标距的断后伸长率(例如可以使用GB/T17600.1和GB/T17600.2的换算方法)。
注:仅当标距或引伸计标距、横截面的形状和面积均为相同时,或当比例系数(k)相同时,断后伸长率才具有可比性。
11.4 为了避免因发生在11.1规定的范围以外的断裂面造成试样报废,可以采用附录F(提示的附录)的移位方法测定断后伸长率。
11.5 按照11.2测定的断裂总延伸除以试样原始标距得到断裂总伸长率(见图1)。
12 最大力总伸长率(Agt)和最大力非比例伸长率(Ag)的测定
在用引伸计得到的力-延伸曲线图上测定最大力时的总延伸(ΔLm)。最大力总伸长率按照式(1)计算:

(1)

从最大力时的总延伸ΔLm中扣除弹性延伸部分即得到最大力时的非比例延伸,将其除以引伸计标距得到最大力非比例伸长率Ag(见图1)。
有些材料在最大时呈现一平台。当出现这种情况,取平台中点的最大力对应的总伸长率(见图1)。
试验报告中应报告引伸计标距。
如试验是在计算机控制的具有数据采集系统的试验机上进行,直接在最大力点测定总伸长率和相应的非比例伸长率,可以不绘制力-延伸曲线图。
附录G(提示的附录)提供了人工测定的方法。
13 屈服点延伸率(Ae)的测定3]
按照定义4.6.4和根据力-延伸曲线图测定屈服点延伸率。试验时记录力-延伸曲线,直至达到均匀加工硬化阶段。在曲线图上,经过屈服阶段结束点划一条平行于曲线的弹性直线段的平行线,此平行线在曲线图的延伸轴上的截距即为屈服点延伸,屈服点延伸除以引伸计标距得到屈服点延伸率(见图6)。
可以使用自动装置(例如微处理机等)或自动测试系统定屈服点延伸率,可以不绘制力-延伸曲线图。
试验报告中应报告引伸计标距。











0 Ac 延伸率
图6 屈服点延伸率(Ae)

采用说明
3]国际标准未规定此条内容。为了按照定义4.6.4进行测定,补充此条规定。
14 上屈服强度(R eH)和下屈服强度(R eL)的测定4]
14.1呈现明显屈服(不连续屈服)现象的金属材料,相关产品标准应规定测定上屈服强度或下屈服强度或两者。如未具体规定,应测定上屈服强度和下屈服强度,或下屈服强度[图2d]情况]。按照定义4.9.2.1和4.9.2.2及采用下列方法测定上屈服强度和下屈服强度。
14.1.1图解方法:试验时记录力-延伸曲线或力-位移曲线。从曲线图读取力首次降前的最大力和不计初始瞬时效应时屈服阶段中的最小力或屈服平台的恒定力。将其分别除以试样原始横截面积(So)得到上屈服强度和下屈服强度(见图2)。仲裁试验采用图解方法。
14.1.2指针方法:试验时,读取测力度盘指针首次回转前指示的最大力和不计初始瞬时效应时屈服阶段中指示的最小力或首次停止转动指示的恒定力。将其分别除以试样原始横截面积(So)得到上屈服强度和下屈服强度。
14.1.3 可以使用自动装置(例如微处理机等)或自动测试系统测定上屈服强度和下屈服强度,可以不绘制拉伸曲线图。
15 规定非比例延伸强度(Rp)的测定
15.1根据力-延伸曲线图测定规定非比例延伸强度。在曲线图上,划一条与曲线的弹性直线段部分平行,且在延伸轴上与此直线段的距离等效于规定非比例延伸率,例如0.2%的直线。此平行线与曲线的交截点给出相应于所求规定非比例延伸强度的力。此力除以试样原始横截面积(So)得到规定非比例延伸强度(见图3)。
准确绘制力-延伸曲线图十分重要。
如力-延伸曲线图的弹性直线部分不能明确地确定,以致不能以足够的准确划出这一平行线,推荐采用如下方法(见图7)。
试验时,当已超过预期的规定非比例延伸强度后,将力降至约为已达到的力的10%。然后再施加力直至超过原已达到的力。为了测定规定非比例延伸强度,过滞后环划一直线。然后经过横轴上与曲线原点的距离等效于所规定的非比例延伸率的点,作平行于此直线的平行线。平行线与曲线的交截点给出相应于规定非比例延伸强度的力。此力除以试样原始横截面积(So)得到规定非比例延伸强度(见图7)。附录H(提示的附录)提供了逐步逼近方法,可以采用。
注:可以用各种方法修正曲线的原点。一般使用如下方法:在曲线图上穿过其斜率最接近于滞后环斜率的弹性上升部分,划一条平行于滞后环所确定的直线的平行线,此平行线与延伸轴的交截点即为曲线的修正原点。


图7规定非比例延伸强度(Rp)(见15.1)





采用说明
4]国际标准未规定此条内容.为了按照定义4.9.2.2进行测定,补充此条规定。
15.2 可以使用自动装置(例如微处理机等)或自动测试系统测定规定非比例延强度,可以不绘制力-延伸曲线图。
15.3日常一般试验允许采用绘制力-夹头位移曲线的方法测定规定非比例延伸率等于或大于0.2%的规定非比例延伸强度。仲裁试验不采用此方法。
16 规定总延伸强度(Rt)的测定
16.1在力-延伸曲线图上,划一条平行于力轴并与该轴的距离等效于规定总延伸率的平行线,此平行线与曲线的交截点给出相应于规定总延伸强度的力,此力除以试样原始横截面积(So)得到规定总延伸强度(见图4)。
16.2 可以使用自动装置(例如微处理机等)或自动测试系统测定规定总延伸强度,可以不绘制力-延伸曲线图。
17 规定残余延伸强度(Rr)的验证方法
试样施加相应于规定残余延伸强度的力,保持力10s~12s,卸除力后验证残余延伸率未超过规定百分率(见图5)。
如相关产品标准要求测定规定残余延伸强度,可以采用附录I(提示的附录)提供的方法进行测定。
18 抗拉强度(Rm)的测定5]
按照定义4.9.1和采用图解方法或指针方法测定抗拉强度。
对于呈现明显屈服(不连续屈服)现象的金属材料,从记录的力-延伸或力-位移曲线图,或从测力度盘,读取过了屈服阶段之后的最大力(见图8);对于呈现无明显屈服(连续屈服)现象的金属材料,从记录的力-延伸或力-位移曲线图,或从测力度盘,读取试验过程中的最大力。最大力除以试样原始横截面积(So)得到抗拉强度。
可以使用自动装置(例如微处理机等)或自动测试系统测定抗拉强度,可以不绘制拉伸曲线图。

图8最大力(Fm)
19 断面收缩率(Z)的测定
19.1 按照定义4.7测定断面收缩率。断裂后最小横截面积的测定应准确到±2%。
19.2测量时,如需要,将试样断裂部分仔细地配接在一起,使其轴线处于同一直线上。对于圆形横截面试样,在缩颈最小处相互垂直方向测量直径,取其算术平均值计算最小横截面积;对于矩形横截面试样,测量缩颈处的最大宽度和最小厚度(见图9),两者之乘积为断后最小横截面积。
原始横截面积(So)与断后最小横截面积(Su)之差除以原始横截面积的百分率得到断面收缩率。

采用说明
5]国际标准未规定此条内容。为了按照定义4.9.1进行具体测定,补充此条规定。
19.3薄板和薄带试样、管材全截面试样、圆管纵向弧形试样和其他复杂横截面试样及直径小于3mm试样,一般不测定断面收缩率。如要求,应双方商定测定方法,断后最小横截面积的测定准确度亦应符合19.1的要求。

图9矩形横截面试样缩颈处最大宽度和最小厚度


注:试样头部形状仅为示意性。
图10机加工的矩形横截面试样(见附录A)









材料和试验参数:例如材料的特性,试样的几何形状和制备,试验速率,温度,数据采集和分析技术等。
在缺少各种材料类型的充分数据的情况下,目前还不能准确确定拉伸试验的各种性能的测定准确度值。
附录J(提示的附录)提供了与计量参数相关的不确定度指南。
附录K(提示的附录)提供了一组钢、铝合金和镍基合金通过实验室间试验得一的拉伸试验不确定度值。
22 试验结果处理7]
22.1 试验出现下列情况之一其试验结果无效,应重做同样数量试样的试验。
a)试样断在标距外或断在机械刻划的标距标记上,而且断后伸长率小于规定最小值;
b)试验期间设备发生故障,影响了试验结果。
22.2试验后试样出现两个或两个以上的缩颈以及显示出肉眼可见的冶金缺陷(例如分层、气泡、夹渣、缩孔等),应在试验记录和报告中注明。
23 试验报告
试验报告一般应包括下列内容:
a) 本国家标准编号;
b) 试样标识;
c) 材料名称、牌号;
e) 试样的取样方向和位置
f) 所测性能结果。


附录A
(标准的附录)
厚度0.1mm~3mm 薄板和薄带使用的试样类型
A1 试样的形状
试样的夹持头部一般应比其平行长度部分宽。试样头部与平行长度(Lc)之间应有过渡半径至少为20mm的过渡弧相连接(见图10)。头部宽度应至少为20mm,但不超过40 mm。
通过协议,也可以使用不带头试样,对于这类试样,两夹头间的自由长度应等于Lo+3b。对于宽度等于或小于20mm的产品,试样宽度可以相同于产品的宽度。
A2 试样的尺寸
平行长度应不小于Lo+b/2。仲裁试验,平行长度应为Lo+2b,除非材料尺寸不足够。
对于宽度等于或小于20mm的不带头试样,除非产品标准中另有规定,原始标距(Lo)应等于50mm。









采用说明
7]国际标准未规定此条内容。实际试验会有遇到这些情况,补充相应的规定。

表A1和表A2分别规定比例试样尺寸和非比例试样尺寸。
表A1矩形横截面比例试样8]
b/mm r/mm k=5.65 k=11.3
Lo/mm Lc/mm 试样编号 Lo/mm Lc/mm 试样编号
带头 不带头 带头 不带头
10 ≥20 5.56
≥15 ≥L0+b/2仲裁试验:
Lo+2b Lo+3b P1 11.3
≥15 ≥Lo+b/2仲裁试验:
Lo+2b Lo+3b P01
12.5 P2 P02
15 P3 P03
20 P4 P04

1 优先采用比例系数k=5.56的比例试样,若比例标距小于15mm,建议采用表A2的非比例试样。
2 如需要,厚度小于0.5mm的试样在其平行长度上可以带小凸耳以便于装夹引伸计。上、下两凸耳宽度中心线间的距离为原始标距。
表A2矩形横截面非比例试样
b/mm r/mm Lo/mm Lc/mm 试样编号
带头 不带头
12.5 ≥20 50 75 87.5 P5
20 80 120 140 P6
注:如需要,厚度小于0.5mm的试样在其平行长度上可带小凸耳以便于装夹引伸计。上、下两凸耳宽度中心线间的距离为原始标距。
A3 试样的制备
制备试样应不影响其力学性能,应通达机加工方法去除由于剪切或冲压而产生的加工硬化部分材料。
对于十分薄的材料,建议将其切割成等宽度薄片并叠成一叠,薄片之间用油纸隔开,每叠两侧夹以较厚薄片,然后将整叠机加工至试样尺寸。
机加工试样的尺寸公差和形状公差应符合表A3的要求。下面给出应用这些公差的例子:
a) 尺寸公差
表A3中规定的值,例如对于标称宽度12.5mm的试样,尺寸公差为±0.2mm,表示试样的宽度不应超出下面两个值之间的尺寸范围:
12.5mm+0.2mm=12.7mm 12.5mm—0.2mm=12.3mm
b) 形状公差
表3中规定的值表示,例如对于满足上述机加工条件的12.5mm宽度的试样,沿其平行长度(Lc)测量的最大宽度与最小宽度之差不应超过0.04mm(仲裁试验情况)。因此,如试样的最小宽度为12.4mm,它的最大宽度不应超过:
12.4mm+0.04mm=12.44mm







采用说明
8]国际标准未规定这些试样。表中增加的试样为产品标准常用试样。

表A3试样宽度公差9] mm
试样标称宽度 尺寸公差 形状公差
一般试验 仲裁试验
10 ±0.2 0.1 0.04
12.5
15
20 ±0.5 0.2 0.05
4 原始横截面积(So)的测定
原始横截面积的测定应准确到±2%,当误差的主要部分是由于试样厚度的测量所引起的,宽度的测量误差不应超过±0.2%。应在试样标距的两端及中间三处测量宽度和厚度,取用三处测得的最小横截面积。按照式(A1)计算:
So=ab (A1)


附 录 B
(标准的附录)
厚度等于或大于3mm板材和扁材以及直径或厚度等于或
大于4 mm线材、棒材和型材使用的试样类型
B1 试样的形状
通常,试样进行机加工。平行长度和夹持头部之间应以过渡弧连接,试样头部形状应适合于试验机夹头的夹持(见图11)。夹持端和平行长度(Lc)之间的过渡弧的半径应为:
圆形横截面试样:≥0.75d;
矩形横截面试样:≥12mm。
试样原始横截面可以为圆形、方形、矩形或特殊情况时为其他形状。矩形横截面试样,推荐其宽厚比不超过8:1。机加工的圆形横截面试样其平行长度的直径一般不应小于3mm10]。
如相关产品标准有规定,线材、型材、棒材等可以采用不经机加工的试样进行试验。
B2 试样的尺寸
B2.1 机加工试样的平行长度
对于圆形横截面试样:Lc≥Lo+d/2。仲裁试验:Lc=Lo+2d,除非材料尺寸不足够。
对于矩形横截面试样:Lc≥Lo+1.5 。仲裁试验:Lc=LO+2 ,除非材料尺寸不足够。
B2.2 不经机加工试样的平行长度
试验机两夹头间的自由长度应足够,以使试样原始标距的标记与最接近夹头间的距离不小于1.5d或1.5b。
B2.3 原始标距
B2.3.1 比例试样




采用说明
9]国际标准规定的形状公差精确到小数后三位数字。这些公差无需要求如此精确,保留到小数后两位数字。尺寸公差与国际标准的规定(以测量尺寸计算S0情况)不同。国际标准规定±1mm,过松。
10]国际标准规定为“不小于4mm”。改成为“不小于3mm”以便能使用机加工的3mm直径试样。
使用比例试样时原始标距(Lo)与原始横截面积(So)应有以下关系:
Lo=k (B1)
式中比例数k通常取值5.65。但如相关产品标准规定,可以采用11.3系数值。
圆形横截面比例试样和矩形横截面比例试样分别采用表B1和B2的试样尺寸。相关产品标准可以规定其他试样尺寸。
表B1圆形横截面比例试样11]
d/mm r/mm k=5.65 k=11.3
Lo/mm Lc/mm 试样编号 Lo/mm Lc/mm 试样编号
25 ≥0.75d 5d ≥Lo+d/2仲裁试验:Lo+2d R1 10d ≥Lo+d/2仲裁试验:Lo+2d R01
20 R2 R02
15 R3 R03
10 R4 R04
8 R5 R05
6 R6 R06
5 R7 R07
3 R8 R08

1 如相关产品标准无具体规定,优先采用R2、R4或R7试样。
2 试样总长度取决于夹持方法,原则上Lt>Lc+4d。
表B2矩形横截面比例试样12]
b/mm r/mm k=5.65 k=11.3
Lo/mm Lc/mm 试样编号 Lo/mm Lc/mm 试样编号
12.5 ≥12
5.65
≥Lo+1.5 仲裁试验:Lo+2
P7 11.3
≥Lo+1.5 仲裁试验:Lo+2
P07
15 P8 P08
20 P9 P09
25 P10 P010
20 P11 P011
注:如相关产品标准无具体规定,优先采用比例系数k=5.65的比例试样。
B2.3.2 非比例试样
非比例试样的原始标距(Lo)与原始横截面积(So)无固定关系。矩形横截面非比例试样采用表B3的试样尺寸。如相关产品标准规定,可以使用其他非比例试样尺寸。
B2.4如相关产品标准无规定具体试样类型,试验设备能力不足够时,经协议厚度大于25mm产品可以机加工成圆形横截面或薄成矩形横截面比例试样。
表B3矩形横截面非比例试样13]
b/mm r/mm Lo/mm Lc/mm 试样编号
12.5 ≥12 50 ≥Lo+1.5 仲裁试验:
Lo+2
P13
20 80 P13
25 50 P14
38 50 P15
40 200 P16

采用说明
11]国际标准仅规定直径20mm、10mm和5mm试样(R2、R4和R7号试样)。表中增加的试样为产品标准常用的圆形横截面试样。
12]国际标准未规定这些试样。表中增加的矩形横截面比例试样是产品标准常用的试样。
13]国际标准未规定这些试样。表中增加的矩形横截面非比例试样是产品标准常用的试样。
B3 试样的制备
机加工试样的横向尺寸公差应符合表B4的规定要求。下面给出应用这些公差的例子:
a) 尺寸公差
表B4中规定的值,例如标称直径10mm的试样,尺寸公差为±0.07mm,表示试样的直径不应超出下面两个值之间的尺寸范围:
10mm+0.07mm=10.07mm 10mm—0.07mm=9.93mm
b)形状公差
表B4中规定的值表示,例如对于满足上述机加工条件的10mm直径的试样,沿其平行长度(Lc)的最大直径与最小直径之差不应超过0.04。因此,如试样的最小直径为9.99mm,它的最大直径不应超过:
9.99mm+0.04mm=10.03mm
表B4试样横向尺寸公差14] mm
名称 标称横向尺寸 尺寸公差 形状公差
机加工的圆形横截面直径 3 ±0.05 0.02
>3~6 ±0.06 0.03
>6~10 ±0.07 0.04
>10~18 ±0.09 0.04
>18~30 ±0.10 0.05
四面机加工的矩形横截面试样横向尺寸 相同于圆形横截面试样直径的公差
>3 ±0.1 0.05
>3~6
>6~10 ±0.2 0.1
>10~18
>18~30 ±0.5 0.2
>30~50
B4 原始横截面积(So)的测定
应根据测量的原始试样尺寸计算原始横截面积,测量每个尺寸应准确到±0.5%。
对于圆形横截面试样,应在标距的两端及中间三处两个相互垂直的方向测量直径,取其算术平均值,取用三处测得的最小横截面积,按照式(B2)计算:
1
4
对于矩形横截面试样,应在标距的两端及中间三处测量宽度和厚度,取用三处测的最小横截面积。按照式(A1)计算。
对于恒定横截面试样,可以根据测量的试样长度、试样质量和材料密度确定其原始横截面积。试样长度的测量应准确到±0.5%,试样质量的测定应准确到±0.5%,密度应至少取3位有效数字。原始横截面积按照式(B3)计算:


采用说明
14]国际标准对于圆形横截面试样的尺寸公差和形状公差要求精确到小数后三位数字。这些公差无需要求如此精确,保留到小数后两位。对于相对两面机加工的矩形横截面试样,增加了尺寸公差的要求,国际标准未规定具体要求。形状公差与国际标准不同,国际标准的规定偏大。
附 录 C
(标准的附录)
直径或厚度小于4mm线材、棒材和型材使用的试样类型
C1 试样的形状
试样通常为产品的一部分,不经机加工(见图12)。
C2 试样的尺寸
原始标距(Lo)为200mm和100mm。除小直径线材在两夹头间的自由长度可以等于Lo的情况外,其他情况,试验机两夹头间的自由长度应至少为Lo+50mm。见表C1。
如不测定断后伸长率,两夹头间最小自由长度可以为50mm。
表C1非比例试样
d或a/mm Lo/mm Lc/mm 试样编号
≤4 100 ≥150 R9
200 ≥250 R10
C3 试样的制备
如以盘卷交货的产品,应仔细进行矫直。
C4 原始横截面积(So)的测定
原始横截面积的测定应准确到±1%。应在试样标距的两端及中间三处测量,取用三处测和的最小横截面积:
对于圆形横截面的产品,应在两个相互垂直方向测量试样的直径,取其算术平均值计算横截面积,按照式(B2)计算。
对于矩形和方形横截面的产品,测量试样的宽度和厚度,按照式(A1)计算。
可以根据测量的试样长度、试样质量和材料密度确定其原始横截面积,按照式(B3)计算。


附 录 D
(标准的附录)
管材使用的试样类型
D1 试样的形状
试样可以为全壁厚纵向弧形试样(见图13),管段试样(见图14),全壁厚横向试样,或从管壁厚度机加工的圆形横截面试样。
通过协议,可以采用不带头的纵向弧形试样和不带头的横向试样。仲裁试验采用带头试样。
D2 试样的尺寸
D2.1 纵向弧形试样
纵向弧形试样采用表D1规定的试样尺寸。纵向弧形试样一般适用于管壁厚度大于0.5mm的管材。
为了在试验机上夹持,可以压平纵向弧形试样的两头部,但不应将平行长度(Lc)部分压平。
不带头的试样,两夹头间的自由长度应足够,以使试样原始标距的标记与最接近的夹头间的距离不小于1.5b。







表D1纵向弧形试样15]
D/mm b/mm a/mm r/mm k=5.65 k=11.3
Lo/mm Lc/mm 试样编号 Lo/mm Lc/mm 试样编号
30~50 10 原壁厚 ≥12 5.65

≥Lo+
1.5
仲裁试验:
Lo+2
S1 11.3

≥Lo+
1.5 仲裁试验:Lo+
2
S01
>50~70 15 S2 S02
>70 20 S3 S03
≤100 19 50 S4
>100~200 25 S5
>200 38 S6
注:采用比例试样时,优先采用比例系数k=5.65的比例试样。
D2.2 管段试样
管段试样采用表D2规定的试样尺寸。
管段试样应在其两端加以塞头。塞头至最接近的标距标记的距离不应小于D/4(见图D1),只要材料足够,仲裁试验时此距离为D。塞头相对于试验机夹头在标距方向伸出的长度不应超过D,而其形状应不妨碍标距内的变形。
允许压扁管段试样两夹持头部(见图D2),加或不加扁块塞头后进行试验,但仲裁试验不压扁,应加配塞头。
表D2管段试样16]
Lo/mm Lc/mm 试样编号
5.65
≥Lo+D/2
仲裁试验:Lo+2D S7
50 ≥100 S8

图D1管段试样的塞头位置

采用说明
15]国际标准未具体规定这些试样。这些纵向弧形试样是产品标准常用的试样。
16]国际标准未规定这些试样。增加的管段试样。

图D2管段试样的两夹头部压扁
D2.3 机加工的横向试样
机加工的横向矩形横截面试样,管壁厚度小于3mm时,采用附录A(标准的附录)表A1或表A2规定的试样尺寸;管壁厚度大于或等于3mm时,采用附录B(标准的附录)表B2或B3规定的试样尺寸。
相关产品标准可以规定不同于附录A(标准的附录)和附录B(标准的附录)的其他尺寸矩形横截面试样。
不带头的试样,两夹头间的自由长度应足够,以使试样原始标距的标记与最接近的夹头间的距离不小于1.5b。
应采用特别措施校直横向试样。
D2.4 管壁厚度机加工的纵向圆形横截面试样
机加工的纵向圆形横截面度样应采用附录B(标准的附录)的表B1规定的试样尺寸。相关产品标准应根据管壁厚度规定机加工的圆形横截面试样尺寸。如无具体规定,按照表D3选定试样。
表D3管壁厚度机加工的纵向圆形横截面试样17]
管壁厚度/mm 采用试样
8~13 R7号
>13~16 R5号
>16 R4号
D3 原始横截面积(So)的测定
试样原始横截面积的测定应准确到±1%。
对于圆管纵向弧形试样,应在标距的两端及中间三处测量宽度和壁厚,取用三处测得的最小横截面积。按照式(D1)计算。计算时管外径取其标称值。

可以使用下列简化公式计算圆管纵向弧形试样的原始横截面积:
采用说明
17]国际标准未具体规定。补充由管壁厚度机加工成圆形横截面试样的具体规定。
当b/D<0.25时 (D2)
当b/D<0.17时 So=ab (D3)
对于圆管横向矩形横截面试样,应在标距的两端及中间三处测量宽度和厚度,取用三处测得的最小横截面积。按照式(A1)计算。
对于管段试样,应在其一端相互垂直方向测量外径和四处壁厚,分别取其算术平均值。按照式(D4)计算:
(D4)
管段试样、不带头的纵向或横向试样的原始横截面积可以根据测量的试样长度、试样质量和材料密度确定,按照式(B3)计算。
附 录 E
(提示的附录)
断后伸长率规定值低于5%的测定方法
推荐的方法如下:
试验前在平行长度的一端处作一很小的标记。使用调节到标距的分规,以此标记为圆心划一圆弧。拉断后,将断裂的试样置于一装置上,最好借助螺丝施加轴向力,以使其在测量时牢固地对接在一起。以原圆心为圆心,以相同的半径划第二个圆弧。用工具显微境或其他合适的仪器测量两个圆弧之间的距离即为断后伸长,准确到±0.02mm。为使划线清晰可见,试验前涂上一层染料。
另一种方法,可以采用11.2规定的引伸计方法。
附 录 F
(提示的附录)
移位方法测定断后伸长率
为了避免由于试样断裂置位不符合11.1所规定的条件而必须报废试样,可以使用如下方法:
a) 试验前将原始标距(Lo)细分为N等分。
b)试验后,以符号X表示断裂后试样短段的标记,以符号Y表示断裂试样长段的等分标记,此标记与断裂处的距离最接近于断裂处至标距标记X的距离。
如X与Y之间的分格数为n,按如下测定断后伸长率:
1) 如N-n为偶数[见图Fla],测量X与Y之间的距离和测量从Y至距离为

个分格的Z标记之间的距离。按照式(F1)计算断后伸长率:
(F1)
2)如N-n为奇数[见图F1b],测量X与Y之间的距离,和测量从Y至距离分别为

个分格的Z`和Z`标记之间的距离。按照式(F2)计算断后伸长率:
A= (F2)












附 录 I19]
(提示的附录)
卸力方法测定规定残余延伸强度(Rr0.2 )举例
试验材料:钢,预期的规定残余延伸强度Rr0.2 ≈800N/mm2;
试样尺寸:d=10.00mm,So=78.54mm2;
引伸计:表式引伸计,1级准确,Le=50mm,每一分度值为0.01mm;
试验机:最大量程200KN,选用度盘为100KN;
试验速率:按照10.1.1.4的规定要求。
按照预期的规定残余延伸强度计算相应于应力值10%的预拉力为:Fo=Rr0.2??So×10%=6283.2N,化整后取6000N。此时,引伸计的条件零点为1分度。
使用的引伸计标距为50mm,测定规定残余延伸强度Rr0.2所要达到的残余延伸应为:50×0.2%=0.01mm。将其折合成引伸计的分度数为:0.1÷0.01=10分度。
从Fo起第一次施加力直至试样在引伸计标距的长度上产生总延伸(相应于引伸计的分度数)应为:10+(1~2)=11~12分度。由于条件零点为1分度,总计为13分度。保持力10s~12s后,将力降至Fo,引伸计读数为2.3分度,即残余延伸为1.3分度。
第二次施加力直至引伸计达到读数应为:在上一次读数13分度的基础上,加上规定残余延伸10分度与已得残余延伸1.3分度之差,再加上1~2分度,即13+(10-1.3)+2=23.7分度。保持力10s~12s,将力降至Fo后得到7.3分度的残余延伸读数。
第三次施加力直至引伸计达到的读数应为:23.7+(10-7.3)+1=27.4分度。
试验直至残余延伸读数达到或稍微超过10分度为止。试验记录见表I1。
规定残余延伸强度Rr0.2 计算如下:
由表I1查出残余延伸读数最接近10分度的力值读数为61000N,亦即测定的规定残余延伸力应在61000N和62000N之间。用线性内插法求得规定残余延伸力为:

得到:

按照表5要求修约后果为:Rr0.2 =780N/mm2
表I1 力-残余延伸数据记录
力/N 施加力引伸计读数
分度 预拉力引伸计读数
分度 残余延伸
分度
6000
41000
57000
61000
62000 1. 0
13.0
23.7
27.4
28.7 —
2.3
8.3
10.7
11.5 —
1.3
7.3
9.7
10.5







采用说明
19]国际标准未规定此附录内容。增加此附录以提供测定规定残余延伸强度Rr0.2 的例子。
附 录 J
(提示的附录)
误差累积方法估计拉伸试验的测量不确定度
J1 引言
基于误差累积原理和利用试验方法标准及检定标准规定的测量误差要求,提出估计测量不确定度的方法要点。因为不同材料对于某些例如应变速率或应力速率等控制参数呈现不同的响应,所以不可能对所有材料计算出单一的不确定度值。此处提供的误差累积方法可以把它看成为按本标准进行试验(1级试验机和1级引伸计)的实验室的测量不确定度上限。
应当注意,当评定试验结果的总分散度时,测量的不确定度应看做包含由于材料的不均匀性而引起的固有分散度。附录K中给出的相互比较试验的分析统计方法,并不能分离出这两种分散度的影响源。估计实验室间分散度的其他有用的方法是,采用一种具有保证材料性能的持证标准材料(CRM)。已经选定供作室温拉伸试验使用的标准材料(CRM)为一种直径14mm每批1t的标准材料镍铬合金(Nimonic75),正在共同体标准物质局(BCR)监督认证程序之中。
J2 不确定度的估计
J2.1 与材料无关的参数
将各种误差源产生的误差累加在一起的方法已做相当详细的处理。最近,两个ISO文件5725-2和测量不确定度的表达指南),对精密度和不确定度的估计给出了指导。
下面的分析采用了常规的方和根方法。表J1给出了各种拉伸性能试验参数的误差与不确定度的期望值。由于应力应变曲线的形状特点,有些拉伸性能原则上能以较高的精密度测定。例如,上屈服强度ReH仅仅取决于力和横截面积的测量误差;而规定强度Rp却取决于力、变形(位移)、标距和横截面积的测量误差。对于断面收缩率Z,则需考虑试验前、后横截面积的测量误差。
表J1 确定拉伸试验数据的最大允许测量不确定度(使用方和根方法)
参数 拉伸性能误差/%
ReH ReL Rm RP A Z

应变1)(位移)
标距Lo1)
So
Su
不确定度值期望值 1


1


1


1


1


1


1
1
1
1



1
1






1
2

1)假定按照检定过的1级引伸计。
J2.2 与材料有关的参数
对于室温拉伸试验,材料受应变速率(或应力速率)控制参数影响明显的拉伸性能是ReH、ReL和RP。抗拉强度Rm也与应变速率相关,但试验中,通常以比测定RP高得多的应变速率进行试验测定,一般受应变速率的影响呈现较小的敏感性。
原则上,在计算累积误差之前需要测定应变速率对材料性能的影响(参见图J1和图J2)。有限的一些数据是可用的,而且也可以用下列例子估算一些材料产测量不确定度。
表J2和表J3给出了一组用以确定材料受本标准规定应变速范围影响的典型数据例子。同时,表J2也给出了应变速率对几种材料的规定强度的影响。
表J2本标准允许的应变速率范围对室温规定强度RP0.2影响的例子


材料 标称成分 RP0.2平均
值/(N/mm2) 应变速率对RP0.2的影响/% 等效误差/%
铁素体钢:管线钢
板钢(Fe430) Cr-Mo-V-Fe(其余)
C-Mn-Fe(其余) 680
315 0.1
1.8 ±0.5
±0.9
奥氏体钢:X5CrNiMo17-12-2 17Cr,11Ni-Fe(其余) 235 6.8 ±3.4
镍基合金:NiCr20Ti
NiCrCoTiA125-20 18Cr,5Fe,2Co-Ni(其余)
24Cr,20Co,3Ti,
1.5Mo,1.5Al-Ni(其余) 325
790 2.8
1.9 ±1.4
±0.95
J2.3 总测量不确定度
将表J1中规定的与材料无关的参数,与表J2所给应变速率对规定强度影响的数据进行合成,即可给出所示各材料的测量不确定度总估计,见表J3所示。
为了进行合成总不确定度,将标准中允许的应变速率范围内对规定强度的影响值取其一半,表示为等效误差。例如X5CrNiMo17-12-2不锈钢,其规定强度RP0.2在允许的应变速率范围内受影响为6.8%,取其一半的值等于±3.4%的误差。因此,对于X5CrNiMo17-12-2不锈钢,其总不确定度为:

表J3 按照本标准测定的室温规定强度的总不确定度期望值例子
材料 RP0.2平均
值/(N/mm2) 取自表J1
之值/% 取自表J2
之值/% 总测量不确定度
期望值/%
铁素体钢:
管线钢
板钢(Fe430)
680
315
±2
±2
±0.05
±0.9
±2.0
±2.2
奥氏体钢:
X5CrNiMo17-12-2
235
±2
±3.4
±3.9
镍基合金:
NiCr20Ti
NiCrCoTiA125-20
325
790
±2
±2
±1.4
±0.95
±2.4
±2.2
J3 结束语
对利用误差累积原理计算室温拉伸试验测量不确定度的方法提出要点,并给出一些材料对已知试验参数影响的例子。应注意,计算的不确定度可能需要修正,以便包含符合测量不确定度表达指南的加权因子。而当欧洲试验室和ISO工作部门最后决定他们要采纳推荐的最佳方法后,将着手这方面的工作。此外,还存在影响拉伸性能测定的其他因素,例如试样弯曲、试样夹持方法和试验控制模式,即引伸计控制模式或十字头控制模式。它们都可能影响拉伸性能的测定。但目前未有足够可用的定量性数据,所以不可能将其影响包括在累积误差之中。应该指出,这一误差累积方法仅仅给出由于测量技术所引起的不确定度的估计,而并非对归因于材料不均匀性而引起试验数据的固有分散性作出容限。
最后,应当知道,适合的标准材料成为可用之时,将对试验机,包括目前没有证明其合格的夹头、弯曲等影响的总测量不确定度提供一种有用的方法。











附 录 K
(提示的附录)
拉伸试验的精密度——根据实验室间试验方案的结果
K1 拉伸试验中不确定度的原因
拉伸试验结果的精密度受材料、试样、试验设备、试验程序和力学性能的计算方法等因素影响。具体地说,可以提出下列引起不确定度的原因:
——材料的不均匀度,它存在于同一炉材料的一个工艺批之内;
——试样的几何形状、制备方法和公差;
——夹持方法和施力的轴向性;
——拉伸试验机和辅助测量系统(刚度、驱动、控制、操作方法):
——试样尺寸的测量、标距的标记、引伸计标距、力和伸长的测量;
——试验的各阶段中的试验温度和加载速率;
——人为的或与拉伸性能测定的相联系的软件误差。
本国家标准的要求和公差并不可以考核这些因素的影响。可以通过实验室间的试验,测定接近工业试验条件下结果的不确定度,但并不可以从试验方法引起的误差中分离出与材料有关的影响。
K2 程序
实验室间试验方案(方案A、方案B和方案C)的结果给出了试验金属材料时得到的不确定度的典型例子。
列入试验方案的每一种材料,从料坯中随机选取因定数目的样坯,进行预先的研究,检查料坯的均匀性,提供关于料坯自身力学性能的固有分散度。样坯送至参加试验的各实验室,按各实验室正常使用的图纸要求机加工试样。仅仅要求试样和试验本身符合相关标准的要求。建议尽可能在短时间内由同一操作者和使用同一试验机完成试验。
表K1、表K2和表K3中用相对不确定度系数表示三类误差:



式中:X——总平均;
S ——估计的实验室内的重复性标准编差;
SL——估计的实验室间的变动度;
SR——估计的试验方法的精密度;复现性标准偏差。
这些量均为接近X的95%置信区间。对每一种材料和每一种性能进行计算。
K3 方案A的试验结果(国际)
试验材料:铝、钢和镍合金。
参加试验室数:6个。
每个试验室试验每种材料的试样数:6个。
试样:采用圆形横截面试样,直径12.5mm,原始标距62.5mm(5倍试样直径)。
试验结果:列于表K1。不区分下屈服强度(ReL)和0.2%规定强度(RP0.2)。
K4 方案B的试验结果(国际)
试验材料:钢。
参加试验室数:18个。
每个试验室试验每种材料的试样数:5个。
试样:厚度2.5mm的薄板,采用矩形横截面试样,宽度20mm,原始标距80mm。棒材采用圆形横截面试样,直径10mm,原始标距50mm(5倍试样直径)。
试验结果:列于表K2。不区分下屈服强度(ReL)和(RP0.2)。
K5 方案C的试验结果(国内)
试验材料:铝合金和钢。
参加试验室数:14个。
每个试验室试验每种材料的试样数:5个。
试样:厚度等于小于3mm的薄板,采用矩形横截面试样,宽度12.5mm,原始标距50mm。厚度大于3mm的板材,采用矩形横截面试样,宽度20mm,原始标距为5.65。盘圆材采用不经机加工试样,原始标距50mm。棒材采用圆形横截面试样,直径10mm,原始标距50mm(5倍试样直径)。
试验结果:列于表K3。
表K1试验方案A的实验室间拉伸试验结果(国际)
材料 铝 铝 碳素钢 奥氏体不锈钢 镍合金 马氏体不锈钢
牌号 EC-H19 20##-T351 C22 X7CrNiMo17-12-2 NiCr15Fe8 X12Cr13
试样 圆形横截面 圆形横截面 圆形横截面 圆形横截面 圆形横截面 圆形横截面
RP0.2(N/mm2)
总平均值
UCr/%
UCL/%
UCR/% 158.4
4.12
0.42
4.14 362.9
2.82
0.98
2.98 402.4
2.84
4.04
4.94 480.1
2.74
7.66
8.14 268.3
1.86
3.94
4.36 967.5
1.84
2.72
3.28
Rm(N/mm2)
总平均值
UCr/%
UCL/%
UCR/% 179.9
4.90

4.90 491.3
2.84
1.00
2.66 596.9
1.40
2.40
2.78 694.6
0.78
2.28
2.40 695.9
0.86
1.16
1.44 1253
0.50
1.16
1.26
A/%
总平均值
UCr/%
UCL/%
UCR/% 14.61
8.14
4.09
9.10 8.04
6.94
17.58
18.90 25.63
6.00
8.18
10.12 35.93
3.93
14.36
14.90 41.58
3.22
7.00
7.72 12.39
7.22
13.70
15.48
Z/%
总平均值
UCr/%
UCL/%
UCR/% 79.14
4.86
1.46
5.08 30.31
13.80
19.24
23.66 65.59
2.56
2.88
3.84 71.49
2.78
3.54
4.50 59.34
2.28
0.68
2.38 50.49
7.38
13.78
15.62
表K2 试验方案B的实验室间拉伸试验结果(国际)
材料 低碳钢 奥氏体不锈钢 结构钢 奥氏体不锈钢 高强钢
牌号 ER3(ISO) X2CrNi18-10 Fe510C(ISO) X2CrNiMo18-10 30NiCrMo-16
试样 矩形横截面 矩形横截面 圆形横截面 圆形横截面 圆形横截面
RP0.2(或ReL)(N/mm2)
总平均值
UCr/%
UCL/%
UCR/% 228.6
4.92
6.53
8.17 303.8
2.47
6.06
6.44 367.4
2.47
4.42
5.07 353.3
5.29
5.77
7.07 1039.9
1.13
1.64
1.99

Rm(N/mm2)
总平均值
UCr/%
UCL/%
UCR/% 335.2
1.14
4.86
4.09 594.0
2.63
2.88
2.98 552.4
1.25
1.42
1.90 622.5
1.36
2.71
3.02 1167.8
0.61
1.32
1.45
A/%

总平均值
UCr/%
UCL/%
UCR/% Lo=80mm Lo=5d
38.41
10.44
7.97
13.80 52.47
3.81
12.00
12.59 31.44
6.41
12.46
14.01 51.86
3.82
12.04
12.65 16.69
7.07
11.20
13.26
Z/%
总平均值
UCr/%
UCL/%
UCR/% 71.38
2.05
1.71
2.68 77.94
1.99
5.25
5.62 65.59
2.45
2.11
3.23
表K3 试验方案C的实验室间拉伸试验结果(国内)
材料 钢 铝合金 铝合金 钢 钢 钢 钢
牌号 St16 LF5M LY12CZ Q235A Q235 B480 40Cr
试样 两面机加工
矩形横截面 两面机加工
矩形横截面 两面机加工
矩形横截面 两面机加工
矩形横截面 不经机加工
圆形横截面 两面机加工
矩形横截面 机加工圆形横截面(热处理)
RP0.2(N/mm2)
总平均值
UCr/%
UCL/%
UCR/% 145.59
7.57
14.06
15.97 166.28
2.97
3.62
4.69 325.18
3.35
4.57
5.66 984.32
1.97

1.97
ReH(N/mm2)
总平均值
UCr/%
UCL/%
UCR/% 315.39
4.02
3.97
5.65 417.44
4.17
0.84
4.26
ReL(N/mm2)
总平均值
UCr/%
UCL/%
UCR/% 309.65
2.87
8.57
9.00 357.07
6.97
3.47
7.78 401.29
2.54
2.91
3.89
Rm(N/mm2)
总平均值
UCr/%
UCL/%
UCR/% 287.94
2.37
3.43
4.16 301.01
1.15
3.61
3.79 451.67
3.16
2.79
4.22 456.96
1.85
6.07
6.33 513.23
4.87
2.87
5.66 527.22
1.88
1.76
2.58 1082.69
6.10

6.10





A/%
总平均值
UCr/%
UCL/%
UCR/% 46.06
7.36
13.52
15.40 25.03
10.64
6.40
12.42
33.50
9.51
6.31
11.41 29.88
11.38
13.59
18.01 33.53
10.64
7.86
13.23 15.59
14.17
7.89
16.22

Z/%
总平均值
UCr/%
UCL/%
UCR/% 57.97
3.41
1.62
3.78
附 录 L20]
(提示的附录)
新旧标准性能名称和符号对照
本标准采用的性能名称和符号与旧标准有所不同,为了便于对照,将其分别列于表L1和表L2。
L1 性能名称对照
性能名称对照见表L1。
表L1 性能名称对照
新 标 准 旧 标 准
性 能 名 称 符 号 性能名称 符 号
断面收缩率 Percentage reduction of area Z 断面收缩率 φ
断后伸长率 Percentage elongation after fracture A
A11.3
Axmm 断后伸长率 δ5
δ10
δxmm
断裂总伸长率 Percentage total elongation at fracture At -- --
最大力总伸长率 Percentage elongation at maximumforce Agt 最大力下的总伸长率 δgt
最大力非比例伸长率 Percentage non-proportional elongation at maximum forceAg
最大力下的非比例伸长率 δg

屈服点延伸率 Percentage yield point extension Ae 屈服点伸长率 δs
屈服强度 Yield strength — 屈服点 σs

上屈服强度 Uppet yield strength ReH 上屈服点 σsU
下屈服强度 Lowet yield strength ReL 下屈服点 σsL
规定非比例延伸强度 Proof strength,non-proportional extension Rp
例如Rp0.2 规定非比例伸长应力 σp
例如
σp0.2
规定总延伸强度 Prool strength,total extension Rt
例如Rt0.2 规定总伸长应力 σt
例如σt0.2
规定残余延伸强度 Permanent set strength Rr
例如Rr0.2 规定总残余应力 σr
例如σr0.2
抗拉强度 Tensile strength Rm 抗拉强度 σb

采用说明
20]国际标准未规定此附录内容。
L2 符号对照
符号对照见表L2。
表L2 符号对照
新 标 准 旧 标 准 新 标 准 旧 标 准
a a0 — Fs ,Ps
au a1 — FsU ,PsU
b bo — FsL ,PsL
bu b1 Fm Fb ,PL
d d0 — F 1
du d1 R p σpσε
D D0 Rt σt
Lc Lc, ι Rr σr
Lo Lo,ι0 — σs
Lu L1 ReH σsU
L`o — ReL σsL
L`u — Rm σb
Le Le Ae δs
Lt L Agt δgt
So S0 ,F0 Ag δg
Su S1 A(A, A11.3,Axmm) δ(δ5, δ10, δxmm)
— FP ,Pε εp εp
— Ft εt εt
— Fr εr εr
Z φ n n
m m,W △Lm —
p p E —
π π r r
k k

 

第二篇:金属材料 室温拉伸试验方法

GB/T228-2002金属材料 室温拉伸试验

一、实验目的:

通过实验测定低碳钢和铸铁相关值,并且绘制出拉伸曲线的应力应变曲线。进一步理解塑性材料和脆性材料的力学性能。

二、实验设备

(1)  试件:按《国标GB/T 228 金属材料室温拉伸试验方法》中的规定准备20#钢的圆形长比例拉伸试件,如下图

(2)  万能试验机:采用夹板式夹头,如下图(左)。夹头有螺纹,形状图右所示。试件被夹持部分相应也有螺纹。试验时,利用试验机的自动绘图器绘制低碳钢的拉伸图。

(3)游标卡尺。

三、实验材料

退火低碳钢在拉伸力作用下的变形过程可分为:弹性变形、不均匀屈服塑性变形、均匀塑性变形、不均匀集中塑性变形4个阶段。

1、 弹性变形

(1)弹性变形及其实质

材料在外力作用下产生变形,当外力取消后,材料变形即可消失并能完全恢复原来形状的性质称为弹性。这种可恢复的变形称为弹性变形。实质是金属原子间结合力抵抗外力的宏观表现。

(2)弹性模量

材料在弹性变形阶段,其应力和应变成正比例关系(即符合胡克定律),其比例系数称为弹性模量。弹性模量的单位是达因每平方厘米。“弹性模量”是描述物质弹性的一个物理量,是一个总称,包括“杨氏模量”、“剪切模量”、“体积模量”等。所以,“弹性模量”和“体积模量”是包含关系。拉伸时,剪切时

(3)  比例极限与弹性极限

分别为比例极限对应的实验力与试样的原始截面积。

分别为弹性极限对应的实验力与试样的原始截面积。

(4)弹性比功

弹性比功又称弹性比能,应变比能,表示金属材料吸收弹性变形功的能力,一般可用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。

其与弹性极限和最大弹性应变的关系如下:

  

  a——弹性比功;

  σ——弹性极限;

  ε——最大弹性应变。

可见金属材料的弹性极限取决于其弹性模量和弹性极限。由于弹性模量是组织不敏感性能,因此,对于一般金属材料,只有提高弹性极限的方法才能提高弹性比功。金属拉伸应力-应变曲线如下图

2、塑性变形

(1)塑性变形的方式及特点

 塑性变形,塑性变形的定义是,物质-包括流体及固体在一定的条件下,在外力的作用下产生形变,当施加的外力撤除或消失后该物体不能恢复原状的一种物理现象.

(2)屈服强度

材料开始产生宏观塑性变形时的应力。又称为屈服极限 ,是材料屈服的临界应力值。

1)对于屈服现象明显的材料,屈服强度就是屈服的应力(屈服值);

2)对于屈服现象不明显的材料,与应力-应变的直线关系的极限偏差达到规定值(通常为0.2%的永久形变)时的应力。通常用作固体材料力学机械性质的评价指标,是材料的实际使用极限。因为在应力超过材料屈服极限后产生颈缩,应变增大,使材料破坏,不能正常使用。

  当应力超过弹性极限后,进入屈服阶段后,变形增加较快,此时除了产生弹性变外,还产生部分塑性变形。当应力达到B点后,塑性应变急剧增加,应力应变出现微小波动,这种现象称为屈服。这一阶段的最大、最小应力分别称为上屈服点和下屈服点。由于下屈服点的数值较为稳定,因此以它作为材料抗力的指标,称为屈服点或屈服强度(ReL或Rp0.2)。

  有些钢材(如高碳钢)无明显的屈服现象,通常以发生微量的塑性变形(0.2%)时的应力作为该钢材的屈服强度,称为条件屈服强度。

  首先解释一下材料受力变形。材料的变形分为弹性变形(外力撤销后可以恢复原来形状)和塑性变形(外力撤销后不能恢复原来形状,形状发生变化,伸长或缩短)

  建筑钢材以 屈服强度 作为设计应力的依据。

  所谓屈服,是指达到一定的变形应力之后,金属开始从弹性状态非均匀的向弹-塑性状态过度,它标志着宏观塑性变形的开始。

(3)影响屈服强度的因素

<1>金属材料的屈服变形是位错增殖和运动的结果,凡影响位错增殖和运动的各种因素,必然影响金属的屈服强度:<2>实际金属材料中单个晶粒的力学行为并不能决定整个材料的力学行为,要考虑晶界、相邻晶粒的约束、材料的化学成分以及第二项的影响:<3>各种外界因素通过影响位错运动而影响屈服强度。

(4)缩颈现象

缩颈是韧性金属材料在拉伸试验时变形集中于局部区域的特殊现象,它是应变硬化与截面积减小共同作用的结果。如下图(1):

(5)抗拉强度

材料在拉伸断裂前所能够承受的最大拉应力。

当钢材屈服到一定程度后,由于内部晶粒重新排列,其抵抗变形能力又重新提高,此时变形虽然发展很快,但却只能随着应力的提高而提高,直至应力达最大值。此后,钢材抵抗变形的能力明显降低,并在最薄弱处发生较大的塑性变形,此处试件截面迅速缩小,出现颈缩现象,直至断裂破坏。钢材受拉断裂前的最大应力值称为强度极限或抗拉强度。

(6)塑性

 塑性是一种在某种给定载荷下,材料产生永久变形的材料特性,对大多的工程材料来说,当其应力低于比例极限时,应力一应变关系是线性的。另外,大多数材料在其应力低于屈服点时,表现为弹性行为,也就是说,当移走载荷时,其应变也完全消失。塑性好坏可用伸长率δ 和断面收缩率ψ表示。

3、金属的断裂

(1)韧性断裂与脆性断裂

.脆性断裂—断裂前几乎不产生塑性变形,一般规定光滑拉伸试样的断面收缩率小于5%时属于脆性断裂。脆断的特征:
a) 断裂时构件承载的工作应力并不高,通常不超过σs,故又称为低应力脆断。
b) 脆断总是从构件内部存在的宏观裂纹作为“源”开始的。
c) 中、低强度钢脆断常在低温下发生,而高强钢则不一定。
d) 断口平整光亮,有金属光泽,且与正应力垂直,断面上有人字或放射花纹。
2.韧性断裂—断裂前发生显著的塑性变形。韧断的特征:
a) 伴随塑性变形及能量吸收;
b) 工件外形呈颈缩、弯曲及断面收缩;
c) 断面一般举行于最大切应力并与主应力成45°

(2)穿晶断裂与延晶断裂

(3)纯剪切断裂、微孔聚集型断裂与解理断裂

(4)理论断裂与真实断裂强度

四、实验原理

(1)低碳钢拉伸的实验原理:低碳钢的拉伸图全面而具体的反映了整个变形过程。观察自动绘图机绘出的拉伸图应如图a所示。在试验之初,绘出的拉伸图是一段曲线,如图中虚线所示,这是因为试件开

图a   低碳钢拉伸图

始变形之前机器的机件之间和试件与夹具之间留有空隙,所以当试验刚刚开始时,在拉伸图上首先产生虚线所示的线段,继而逐步夹紧,最后只留下试件的变形。为了消除在拉伸图起点处发生的曲线段。须将图形的直线段延长至横坐标所得相交点O,即为拉伸图之原点。随着载荷的增加,图形沿倾斜的直线上升,到达A点及B点。过B点后,低碳钢进入屈服阶段(锯齿形的BC段),B点为上屈服点,即屈服阶段中力首次下降前的最大载荷,用Psu来表示。对有明显屈服现象的金属材料,一般只需测试下屈服点,即应测定屈服阶段中不计初始瞬时效应时的最小载荷,用Psl来表示。下屈服点的测定,并不是一件容易的事。因为在屈服阶段中,当指针无规则上、下波动时,要准确捕捉屈服载荷的读数确实有一定的难度。对试件连续加载直至拉断,由测力度盘或拉伸图上读出最大载荷Pb。将试件拉断后的两段在拉断处紧密对接起来,尽量使其轴线位于一条直线上。如拉断处形成缝隙,则此缝隙应计入该试件拉断后的标距内。由此可量得试件标距部分拉断后的长度L1

五、实验步骤

1)试件准备与尺寸测量

用划线机划上试件的标距,并将其分成10格(图b),以便观察标距范围内沿轴向的变形情况。用游标卡尺测量试件标距部分的直径。在标距范围的中间及两端处,每处两个互相垂直的方向上各测量一次,取其平均值为该处直径。用所测得的三个平均值中的最小的值计算试件的横截面面积A0。计算A0时取三位有效数字。

图b 用划线机将标距10等分

2)调整测力指针指零

① 选择测力度盘。根据低碳钢的强度极限σb和横截面面积A0估算试件最大载荷。根据最大载荷,选择合适的测力度盘,配置好摆杆重锤,将缓冲器放在合适的位置;

②  开机进油,使活动平台上升10mm左右;

③  摆锤对中,使重摆垂直;

④  调整测力指针对准零点,使测力指针与随动指针重合。

3)装夹试件

先把试件夹持在试验机上夹头内,再将下夹头移动到试件所需的夹持位置,并把试件下端夹紧。

4)准备好自动绘图器,使笔与记录纸刚好接触。

5)进行实验

① 开始试验机,缓慢匀速加载。

② 根据所提供的屈服类型确定Psu、Psl或Ps。

③ 冷拉试验。在强化阶段任一处(例如图c中的a点)将载荷卸至初载,再重新加载,从自动绘图器上曲线的变化规律可以看到,冷拉过的材料曲线上的转折点a高于未冷拉过的材料曲线的转折点B,说明材料经过冷拉以后弹性极限提高了。

图c 冷作硬化现象

④ 观察颈缩现象。当测力指针再次出现停滞不前、倒退现象时,可以观察到试件产生局部变形的颈缩现象。随之,测力指针迅速倒退,试件很快断裂。

⑤ 确定Pb。试件断裂后,关闭机器电源;记录随动指针所指的刻度值,此即为强度极限载荷Pb

⑥ 取下试件,将拉断的试件在断口处尽量对拢,量测拉断后的标距长度L1和断口直径d1

六、注意事项

1)     开机前和停机后,送油阀一定要置于关闭位置。加载、卸载和回油均须缓慢进行。

2)     拉伸试件夹住后,不得再调整下夹头的位置。

3)     机器开动时,操纵者不得擅自离开。实验过程中不得触动摆锤。

4)     使用时,听见异声或发生任何故障应立即停止。

5)     调整测力指针指零时,一定要开机进油,使活动平台上升少许。

6)     试件装夹必须正确,防止偏斜和夹入部分过短的现象。读测力度盘显示值时,测力指针所指的刻度值必须与所挂摆锤相对应。

七、实验结果处理

(1)强度指标:

             下屈服极限:                

强度极限:                  

(2)塑性指标:

伸长率:            

断面收缩率:       

八、实验数据记录与处理

          

数据记录表一

实验完成后试验机显示结果如表二所示:

表二:拉伸实验数据

九、结论

1.  低碳钢  

强度指标:   屈服强度

            抗拉强度

塑性指标:   延伸率

            截面收缩率

2.  铸铁

强度指标:抗拉强度

3. 刚度指标

弹性模量E   材料在服从胡克定律的范围内应力与应变之比.

致谢

感谢崔丽华老师在材料物理实验课上细致的的讲解,使我明白了理论要与实践相结合。同时感谢沈宏芳老师的悉心指导,让我学会了怎样检索和如何写论文。以上老师在我写这篇论文上给予了很大的帮助,谢谢你们!

参考文献

(1)    曾力. 拉伸试验速率对低碳钢力学性能的影响. 理化检验(物理分册),20##年第43 卷 01期  :6-18

(2)    孙红云.金属材料的拉伸试验的影响因素及操作要求.现代测量与实验室管理.20##年第6期:27-29

(3)    林涛.金属拉伸的塑性伸长.物理测试.1998年第5期:35-41

(4)    聂月生.对金属材料室温拉伸试验影响因素的分析与探讨.20##年第9期:82-83

(5)    黄俊 杜成斌. 杨辉. 材料力学拉伸和扭转模拟实验课件的研发. 实验技术与管理,20##年 25卷01期:69-72

(6)    夏健明. 陈燕群. 计算机演示低碳钢拉伸实验. 广东水利电力职业技术学院学报,20##年2卷 01期:39-42

(7)    李翠华. 论金属材料拉伸试验中的拉伸失稳与材料失稳. 湖北水利水电职业技术学院学报,20##年 03期  :31-34

(8)    胡封轩.付军红. 周桂兰.吴金跃. 低碳钢热轧盘条屈服点不明显的原因分析. 金属制品,20##年 35卷02期:63-64

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