1 引言
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T228-2002《金屬材料 室溫拉伸試驗(yàn)方法》已于2002年頒布實(shí)施。這一新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是合并修訂國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T228-1987《金屬拉伸試驗(yàn)方法》、GB/T3076-1982《金屬薄板(帶)拉伸試驗(yàn)方法》和GB/T6397-1986《金屬拉伸試驗(yàn)試樣》三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn),它等效采用了標(biāo)準(zhǔn)ISO6892:1998《金屬材料 室溫拉伸試驗(yàn)》,也是GB/T228第三次修訂。GB/T228-2002包括的技術(shù)內(nèi)容和要求與原三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)有較大的不同,尤其在性能名稱和符號(hào)、抗拉強(qiáng)度定義、試驗(yàn)速率、性能結(jié)果數(shù)值的修約方面變動(dòng)較大。而且,新標(biāo)準(zhǔn)中增加了引用標(biāo)準(zhǔn)和關(guān)于試驗(yàn)方法準(zhǔn)確度方面闡述的內(nèi)容。為了更好地貫徹實(shí)施GB/T228-2002,將該標(biāo)準(zhǔn)的要點(diǎn)和實(shí)施中需注意之點(diǎn)說(shuō)明如下。
2 GB/T228-2002標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍
標(biāo)準(zhǔn)適用于金屬材料(包括黑色和有色金屬材料,但不包括金屬構(gòu)件和零件)室溫拉伸性能的測(cè)定,試樣或產(chǎn)品的橫截面尺寸≮0.1mm。對(duì)于小橫截面尺寸的金屬產(chǎn)品,例如金屬箔、超細(xì)絲和毛細(xì)管等的拉伸試驗(yàn)需要雙方協(xié)議。其原因在于:①橫截面小的產(chǎn)品,按照標(biāo)準(zhǔn)中建議的量具分辨力要求不能滿足附錄A和附錄C規(guī)定橫截面測(cè)定準(zhǔn)確度在±1%和±2%以內(nèi)的要求。②試樣標(biāo)距采用常規(guī)的劃細(xì)線、打小沖點(diǎn)等方法進(jìn)行標(biāo)記不可行。③常用的引伸計(jì)不適用于此類型產(chǎn)品試樣的試驗(yàn)。試樣的夾持方法需要特殊夾頭等。
3 室溫的溫度范圍
標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定室溫的溫度范圍為10-35℃,超出這一范圍不屬于室溫。對(duì)于材料在這一溫度范圍內(nèi)性能對(duì)溫度敏感而采用更嚴(yán)格的溫度范圍試驗(yàn)時(shí),應(yīng)采用23±5℃的控制溫度。上述10-35℃的溫度范圍實(shí)質(zhì)是指容許的試樣溫度范圍,只要試樣的溫度是在這規(guī)定的室溫范圍內(nèi)便符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
4 標(biāo)準(zhǔn)中的引用標(biāo)準(zhǔn)
標(biāo)準(zhǔn)中的第二章引用了6個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),即:
GB/T2975-1998鋼及鋼產(chǎn)品 力學(xué)性能試驗(yàn)取樣位置和試樣制備(eqv ISO377:1997)
GB/T8170-1987數(shù)值修約規(guī)則
GB/T12160-2002單軸試驗(yàn)用引伸計(jì)的標(biāo)定(idt ISO9513:1999)
GB/T16825-1997拉力試驗(yàn)機(jī)的實(shí)驗(yàn)(idt ISO7500—1:1986)
GB/T17600.1—1998鋼的伸長(zhǎng)率換算 第1部分:碳素鋼和低合金鋼(eqv ISO2566—1:1984)
GB/T17600.2—1998鋼的伸長(zhǎng)率換算 第2部分:奧氏體鋼(eqv ISO2566—2:1984)
標(biāo)準(zhǔn)中通過(guò)注日期引用的這6個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是構(gòu)成GB/T228—2002標(biāo)準(zhǔn)本身*的部分,應(yīng)遵照被引用的6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)規(guī)定和要求,其中被引用的5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分別等同和等效相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。目前,GB/T8170—1987《數(shù)值修約規(guī)則》還沒(méi)有相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。
5 性能和術(shù)語(yǔ)定義
5.1性能定義
為了與接軌,性能的定義按照標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。與原GB/T228—1987相比較,屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的定義有明顯差異,其他性能的定義無(wú)實(shí)質(zhì)性差異。
新標(biāo)準(zhǔn)將抗拉強(qiáng)度定義為相應(yīng)zui大力(Fm)的應(yīng)力,而zui大力(Fm)定義為試樣在屈服階段之后所能抵抗的zui大力;對(duì)于無(wú)明顯屈服(連續(xù)屈服)的金屬材料,為試驗(yàn)期間的zui大力。按照這一定義,如圖1所示的拉伸曲線,zui大力應(yīng)為曲線上的B點(diǎn),而不是舊標(biāo)準(zhǔn)中的取其A點(diǎn)的力(上屈服力)計(jì)算抗拉強(qiáng)度。
新標(biāo)準(zhǔn)中屈服強(qiáng)度這一術(shù)語(yǔ)的含義與舊標(biāo)準(zhǔn)中的屈服點(diǎn)有所不同,前者是泛指上、下屈服強(qiáng)度性能;而后者既是泛指屈服點(diǎn)和上、下屈服點(diǎn)性能,也特指單一屈服狀態(tài)的屈服點(diǎn)性能(σs)。因?yàn)樾聵?biāo)準(zhǔn)已將舊標(biāo)準(zhǔn)中的屈服點(diǎn)性能σs歸入為下屈服強(qiáng)度ReL(見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)中的圖2d)。所以,新標(biāo)準(zhǔn)中不再有與舊標(biāo)準(zhǔn)中的屈服點(diǎn)性能(σs)相對(duì)應(yīng)的性能定義。也就是說(shuō)新標(biāo)準(zhǔn)定義的下屈服強(qiáng)度ReL包含了σs和σsL兩種性能。
5.2術(shù)語(yǔ)
因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)采用了延伸(extension)和伸長(zhǎng)(elongation)兩個(gè)近義術(shù)語(yǔ),國(guó)標(biāo)中也相應(yīng)地采用了這兩近義術(shù)語(yǔ)。可以理解為拉伸試驗(yàn)時(shí)在引伸計(jì)標(biāo)距(Le)上的伸長(zhǎng)稱為延伸,在試樣標(biāo)距(Lo)上的伸長(zhǎng)稱為伸長(zhǎng)。它們并無(wú)本質(zhì)區(qū)別,而且*可以通過(guò)測(cè)定延伸方法來(lái)測(cè)定伸長(zhǎng)。
6 性能名稱和符號(hào)
6.1名稱
新標(biāo)準(zhǔn)中定義了12種可測(cè)拉伸性能,其中10種性能的名稱與修訂前原標(biāo)準(zhǔn)的名稱有差異。新標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有定義與舊標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)的屈服點(diǎn)(σs)這一性能,所以不再有相應(yīng)的性能名稱及其符號(hào)相對(duì)應(yīng)。
6.2符號(hào)
對(duì)于強(qiáng)度性能的主符號(hào),新標(biāo)準(zhǔn)用英文字母R代替舊符號(hào)的σ;對(duì)于延性性能的主符號(hào),新標(biāo)準(zhǔn)用字母A代替舊符號(hào)的δ,用字母Z代替舊符號(hào)的ψ,見(jiàn)表1。
應(yīng)特別注意新、舊標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于斷后伸長(zhǎng)率符號(hào)表示的差異:
GB/T228—2002 GB/T228—1987
A δ5
A11.3 δ10
Axmm δxmm
符號(hào)A(不標(biāo)注下腳注)表示用比例系數(shù)k=5.65的比例標(biāo)距測(cè)定的斷后伸長(zhǎng)率;用其他比例系數(shù)的比例標(biāo)距或非比例標(biāo)距測(cè)定的斷后伸長(zhǎng)率時(shí),符號(hào)A應(yīng)分別標(biāo)注下腳注說(shuō)明所使用的比例系數(shù)值和非比例標(biāo)距的長(zhǎng)度,例如A11.3和A100mm。
標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)各強(qiáng)度性能所對(duì)應(yīng)的力的符號(hào)未全部具體規(guī)定,但規(guī)定了力的符號(hào)用F表示和規(guī)定了zui大力符號(hào)Fm。因此,建議在試驗(yàn)報(bào)告和試驗(yàn)紀(jì)錄中采用下列的力符號(hào):
FeH(上屈服力)
FeL(下屈服力)
Fp(規(guī)定非比延伸力,例如Fp0.2)
Ft(規(guī)定總延伸力,例如Ft0.5)
Fr(規(guī)定殘余延伸力,例如Fr0.2)
GB/T228—2002采用了標(biāo)準(zhǔn)的性能符號(hào),鑒于目前相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)還不能同步修訂的狀況,為了避免出現(xiàn)混亂,建議:在過(guò)渡期內(nèi),試驗(yàn)報(bào)告可以在新的性能名稱及其符號(hào)之后的括號(hào)內(nèi)定出舊符號(hào),例如:
上屈服強(qiáng)度ReH(σsU),下屈服強(qiáng)度ReL(σsL),抗拉強(qiáng)度Rm(σb),規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度Rp0.2(σp0.2),斷后伸長(zhǎng)率A(δ5),斷面收縮率Z(Ψ),等。
7 單位
標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定采用的單位是單位制單位(SI單位)。應(yīng)力單位N/mm2和Mpa,都是單位制的倍數(shù)單位,兩者都是我國(guó)規(guī)定的法定計(jì)量單位,標(biāo)準(zhǔn)中,應(yīng)力單位采用了N/mm2,而1N/mm2=1Mpa,如果報(bào)告中使用了應(yīng)力單位Mpa,不認(rèn)為是錯(cuò)誤。但從標(biāo)準(zhǔn)的歸一化意義上來(lái)說(shuō),應(yīng)力單位應(yīng)采用N/mm2。
8 試樣
8.1取樣的部位、方向和數(shù)量
樣坯的切取部位、方向和數(shù)量應(yīng)按照相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或GB/T2975—1998或協(xié)議的規(guī)定。對(duì)于鋼產(chǎn)品,應(yīng)在外觀及尺寸合格的鋼產(chǎn)品上切取樣坯,取樣時(shí),應(yīng)對(duì)抽樣產(chǎn)品、試料、樣坯及試樣作出標(biāo)記,以保證始終能識(shí)別取樣的位置和方向。切取樣坯時(shí)應(yīng)防止過(guò)熱、加工硬化而影響拉伸力學(xué)性能,應(yīng)留有足夠的機(jī)加工余量。取樣方法參見(jiàn)GB/T2975—1998。
8.2機(jī)加工試樣和不經(jīng)機(jī)加工試樣
應(yīng)按照相關(guān)產(chǎn)品的協(xié)議的規(guī)定,采用機(jī)加工試樣或采用不經(jīng)機(jī)加工的試樣。如果未作具體規(guī)定,一般在材料尺寸足夠時(shí)機(jī)加工成帶頭試樣。
機(jī)加工試樣的尺寸公差和形狀公差應(yīng)分別按照標(biāo)準(zhǔn)中附錄A的表A3和附錄B的表B4要求;機(jī)加工表面粗糙度按照標(biāo)準(zhǔn)中圖10、圖11或圖13規(guī)定的要求。
8.3試樣的橫截面形狀和尺寸
相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議根據(jù)產(chǎn)品的形狀和尺寸,可按標(biāo)準(zhǔn)中附錄A~D所規(guī)定試樣的形狀和尺寸,特殊產(chǎn)品可以規(guī)定其它不同的試樣。試樣橫截面的形狀一般可為圓形、矩形、弧形和環(huán)形,特殊情況可以為其它形狀。標(biāo)準(zhǔn)中的附錄A~D按照產(chǎn)品的形狀規(guī)定了主要的試樣類型:
附錄A:規(guī)定厚度0.1mm~<3mm薄板和薄帶產(chǎn)品用的矩形橫截面試樣;
附錄B:規(guī)定厚度≥3mm板材和扁材以及直徑或厚度≥4mm線材、棒材和型材用的圓形和矩形橫截面試樣;
附錄C:規(guī)定直徑或厚度<4mm線材、棒材和型材用的不經(jīng)機(jī)加工試樣;
附錄D:規(guī)定管材用弧形橫截面和環(huán)形橫截面試樣。
試樣的橫截面形狀和試樣的尺寸都對(duì)性能測(cè)定有影響,尤其對(duì)斷后伸長(zhǎng)率和斷面收縮率有明顯影響。
8.4厚度減薄試樣及機(jī)加工圓形橫截面試樣
厚度<25mm的產(chǎn)品,試驗(yàn)機(jī)能力不足時(shí),經(jīng)協(xié)議可以機(jī)加工成圓形橫截面試樣,或單邊減薄至厚度25mm矩形橫截面試樣。
8.5試樣原始標(biāo)距(Lo)
試樣標(biāo)距分為比例標(biāo)距和非比例標(biāo)距兩種,因而有比例試樣和非比例試樣之分。凡試樣標(biāo)距與試樣原始橫截面積有以下關(guān)系的,稱為比例標(biāo)距,試樣稱為比例試樣:
Lo=k(So)1/2 (1)
式中 k——比例系數(shù)
So——原始橫截面積
非比例標(biāo)距(也稱定標(biāo)距)與試樣原始橫截面積不存在式(1)的關(guān)系。如果采用比例試樣,應(yīng)采用比例系數(shù)k=5.65的值,因?yàn)榇酥禐橥ㄓ?,除非采用此比例系?shù)時(shí)不滿足zui小標(biāo)距15mm的要求。在必須采用其他比例系數(shù)的情況下,k=11.3的值為優(yōu)先采用。
產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議可以規(guī)定采用非比例標(biāo)距。
不同的標(biāo)距對(duì)試樣的斷后伸長(zhǎng)率的測(cè)定影響明顯。
8.6試樣平行長(zhǎng)度(Lc)
試樣平行長(zhǎng)度應(yīng)大于試樣標(biāo)距,規(guī)定的范圍如下:
帶頭的圓形橫截面試樣:Lc≥Lo=d/2,仲裁試驗(yàn),Lc=Lo+2d;
不帶頭的圓形橫截面試樣:Lc≥Lo+3d(夾頭間的自由長(zhǎng)度);
帶頭的矩形和弧形橫截面試樣:Lc≥Lo+1.5(So)1/2,仲裁試驗(yàn),Lc=Lo+2(So)1/2。
不帶頭的矩形和弧形橫截面試樣:Lc≥Lo+3b(夾頭間的自由長(zhǎng)度);
薄板用帶頭的矩形橫截面試樣:Lc≥Lo+b/2,仲裁試驗(yàn),Lc=Lo+2b;
薄板用不帶頭的矩形橫截面試樣:Lc=Lo+3b(夾頭的自由長(zhǎng)度)。
8.7試樣過(guò)渡半徑(r)
試樣的過(guò)渡半徑在附錄A,B和D中規(guī)定如下:
薄板用矩形橫截面試樣:r≥20mm;
圓形橫截面試樣:r≥0.75d;
矩形和弧形橫截面試樣:r≥12mm;
試樣過(guò)渡半徑對(duì)試樣的斷裂位置有影響,對(duì)于延性差,脆性斷裂敏感于應(yīng)力集中的材料,建議過(guò)渡半徑取較大的值。
8.8矩形橫截面試樣的寬厚比
試樣的寬厚比影響性能的測(cè)定,尤其影響延性性能的測(cè)定。標(biāo)準(zhǔn)中附錄B推薦的寬厚比范圍為不超過(guò)8:1,但應(yīng)注意,這一寬厚范圍不適用于薄板和薄帶(厚度0.1mm~<3mm)的試樣。
8.9帶頭和不帶頭試樣
雖然機(jī)加工不帶頭試樣可以降低成本,但容易在夾頭端部附近處發(fā)生斷裂,影響性能測(cè)定,甚至使試驗(yàn)無(wú)效。因此建議:
凡從冶金產(chǎn)品上切取樣坯機(jī)加工的試樣,一般機(jī)加工成帶頭試樣,除非產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定采用不帶頭試樣或材料不足夠。
具有恒定橫截面的產(chǎn)品,如相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了采用其產(chǎn)品的部分不經(jīng)機(jī)加工的試樣,應(yīng)遵照其規(guī)定。如果未具體規(guī)定,建議材料尺寸足夠時(shí)機(jī)加工成帶頭試樣。
9 試樣原始橫截面積的測(cè)量
9.1 測(cè)量的準(zhǔn)確度要求
要求測(cè)量出zui小原始橫截面積(So)。以實(shí)測(cè)的橫截面尺寸計(jì)算試樣原始橫截面積。除非相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議另有規(guī)定,不采用標(biāo)稱截面積。測(cè)量準(zhǔn)確度要求:
薄板和薄帶用矩形試樣:橫截面積準(zhǔn)確度≤±2%
不經(jīng)機(jī)加工試樣:橫截面積準(zhǔn)確度≤±1%
機(jī)加工圓形和矩形試樣:每個(gè)橫截面積尺寸準(zhǔn)確度≤±0.5%
機(jī)加工弧形試樣和環(huán)形度樣(圓管段試樣):橫截面積準(zhǔn)確≤±1%
9.2 量具或尺寸測(cè)量?jī)x器的選擇
試樣橫截面積測(cè)定的準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)中表3的要求選擇量具或尺寸測(cè)量?jī)x器的測(cè)量分辨力,以使面積測(cè)定準(zhǔn)確度有保證。
按照國(guó)家計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)JJG1001-1991的定義,分辨力(resolution)定義為:“指示裝置對(duì)緊密相鄰量值有效分辨的能力。注:一般認(rèn)為模擬式指示裝置的分辨力為標(biāo)尺分度值的一半,數(shù)字式指示裝置的分辨力為末位數(shù)的一個(gè)字碼”例如,卡尺的游標(biāo)分度值為0.02mm ,則其分辨力為0.01mm。
9.3 測(cè)量部位和方法
(1) 對(duì)于圓形橫截面積的試樣,在其標(biāo)距的兩端及中間三處橫截面上相互垂直的兩個(gè)方向測(cè)量直徑,取其平均直徑計(jì)算面積,取三處測(cè)量得的zui小值為試樣的原始橫截面積。
(2) 對(duì)于矩形和弧形橫截面試樣,在其標(biāo)距的兩端及中間三處橫截面上測(cè)量厚度(或壁厚)和寬度,取三處測(cè)得的zui小橫截面積為試樣的原始橫截面積。
(3) 對(duì)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(cè)量外直徑和四處的壁厚,以平均外徑和平均壁厚計(jì)算的橫截面積為試樣的原始橫截面積。
9.4 稱重方法測(cè)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(cè)定其橫截面積。但這種方法測(cè)定的是平均橫截面積,因此建議在報(bào)告中注明為稱重方法測(cè)定。
試樣長(zhǎng)度測(cè)量準(zhǔn)確度:≤±0.5%
試樣質(zhì)量測(cè)定準(zhǔn)確試:≤±0.5%
試樣的材料密度:至少取3位有效數(shù)字
9.5 原始橫截面積的計(jì)算值
因?yàn)樵紮M截面積數(shù)值是中間數(shù)據(jù),不是試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù),所以,如果必須計(jì)算出原始橫截面積的值時(shí),其值至少保留4位有效數(shù)字。計(jì)算時(shí),常數(shù)π應(yīng)至少取4位有效數(shù)字。
對(duì)于圓管的弧形試樣,b/D≥0.25%時(shí)用標(biāo)準(zhǔn)中的式(D1)計(jì)算;b/D<0.25時(shí)用標(biāo)準(zhǔn)中的式(D2)計(jì)算;式(D1)嚴(yán)格準(zhǔn)確,式(D2)為近似準(zhǔn)確的公式,但與式(D1)的誤差不大,可以忽略。建議,b/D<0.17時(shí)也可采用式(D2)計(jì)算,以保證計(jì)算誤差在可忽略的范圍內(nèi)。
10 原始標(biāo)距的標(biāo)記
試樣比例標(biāo)距的計(jì)算值應(yīng)修約到zui接近5mm的倍數(shù),中間數(shù)值向較大一方修約。標(biāo)記原始標(biāo)距的準(zhǔn)確試應(yīng)在±1%以內(nèi),由于標(biāo)記試樣標(biāo)距裝置的檢驗(yàn)尚無(wú)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn),因此,建議試驗(yàn)室應(yīng)自行檢查其準(zhǔn)確度,可以用小沖擊點(diǎn)、細(xì)劃線或細(xì)墨線做標(biāo)記,標(biāo)記應(yīng)清晰,試驗(yàn)后能分辨,不影響性能的測(cè)定。
對(duì)于帶頭試樣,原始標(biāo)距應(yīng)在平行長(zhǎng)度的居中位置上標(biāo)出。
11 平行長(zhǎng)度的測(cè)量
一般不測(cè)試試樣的平行長(zhǎng)度,但如采用力夾頭位移方法測(cè)定規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度時(shí),必須在試驗(yàn)前測(cè)出平行長(zhǎng)度,準(zhǔn)確度在±1%以內(nèi)。不應(yīng)采用平行長(zhǎng)度的標(biāo)稱值,除非實(shí)際值能保證準(zhǔn)確到±1%。
12 試驗(yàn)設(shè)備準(zhǔn)確度級(jí)
12.1 引伸計(jì)
引伸計(jì)是測(cè)延伸用的儀器。應(yīng)把引伸計(jì)看成是一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)(包括位移傳感器、記錄器和顯示器)。引伸計(jì)應(yīng)符合 GB/T12160-2002規(guī)定的準(zhǔn)確度級(jí),并按照該標(biāo)準(zhǔn)要求定期進(jìn)行檢驗(yàn)。
每一引伸計(jì)級(jí)別包含3 項(xiàng)內(nèi)容,即標(biāo)距誤差、系統(tǒng)誤差和分辨力。引伸計(jì)的檢驗(yàn)應(yīng)包括這3項(xiàng)內(nèi)容。
標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,測(cè)定不同性能時(shí),使用不同級(jí)別的引伸計(jì),測(cè)定上屈服強(qiáng)度、下屈服強(qiáng)度、屈服點(diǎn)延伸率、規(guī)定總延伸強(qiáng)度、規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度、規(guī)定殘余延伸強(qiáng)度和規(guī)定殘余延伸強(qiáng)度的驗(yàn)證試驗(yàn)使用不劣于1級(jí)準(zhǔn)確度的引伸計(jì):測(cè)定其它具有較大延伸率的性能,例如抗拉強(qiáng)度、zui大力總伸長(zhǎng)率、zui大力非比例伸長(zhǎng)率、斷裂總伸長(zhǎng)率和斷后伸長(zhǎng)率等,應(yīng)使用不劣于2級(jí)準(zhǔn)確度的引伸計(jì)。
在這里順便說(shuō)明,在使用引伸計(jì)系統(tǒng)測(cè)定性能時(shí)。標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有規(guī)定放大倍數(shù)的下限,是因?yàn)橐煊?jì)級(jí)別里規(guī)定了分辨力的要求,這就間接地起到了對(duì)zui小數(shù)放大倍數(shù)的限定。
12.2 試驗(yàn)機(jī)
試驗(yàn)機(jī)應(yīng)符合GB/T16823—1997規(guī)定的準(zhǔn)確度級(jí),并按照該標(biāo)準(zhǔn)要求檢驗(yàn)。測(cè)定各強(qiáng)度性能均應(yīng)采用1級(jí)或優(yōu)于1級(jí)準(zhǔn)確度的試驗(yàn)機(jī)。
試驗(yàn)機(jī)的每一準(zhǔn)確度級(jí)都包含5項(xiàng)內(nèi)容,應(yīng)按照GB/T16825-1997的要求進(jìn)行檢驗(yàn)。其中示值進(jìn)回程相對(duì)誤差在有要求時(shí)才進(jìn)行檢驗(yàn)。,其他4項(xiàng)應(yīng)進(jìn)行定期檢驗(yàn),經(jīng)檢驗(yàn)合格后的試驗(yàn)機(jī)方能使用應(yīng)以拉力方式檢驗(yàn)。對(duì)于大噸位試驗(yàn)機(jī),若采用壓力方式檢驗(yàn),應(yīng)在檢驗(yàn)報(bào)告中注明。
13 試驗(yàn)速率
試驗(yàn)速率對(duì)性能的測(cè)定有明顯影響。新、舊標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試驗(yàn)速率的規(guī)定主要不同之處有兩個(gè)方面,新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的彈性應(yīng)力速率允許范圍比舊標(biāo)準(zhǔn)的寬和高,見(jiàn)表5。對(duì)對(duì)測(cè)定強(qiáng)度(Rp,Rt ,Rr),增加了在塑性范圍的應(yīng)變速率不超過(guò)0.025/s的要求。對(duì)于抗拉強(qiáng)度的試驗(yàn)速率,規(guī)定應(yīng)變速率不超過(guò)0.008/s(相關(guān)夾頭分離速率0.48Lc/min)。與舊標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定夾分離速率不超過(guò)0.5Lc/min要求有所不同。
13.1 測(cè)定ReH的試驗(yàn)速率
在彈性范圍和直至上屈服強(qiáng)度,彈性應(yīng)力速率應(yīng)符合表5(即標(biāo)準(zhǔn)中的表4)規(guī)定的要求,并盡可能保持恒定。
13.2 測(cè)定ReL的試驗(yàn)速率
試樣平行長(zhǎng)度的變速率應(yīng)在0.00025/s~0.0025/s之間。平行長(zhǎng)度內(nèi)的應(yīng)變速率應(yīng)盡可能保持恒定。如不能直接調(diào)節(jié)這一應(yīng)變速率,應(yīng)通過(guò)調(diào)節(jié)屈服即將開(kāi)始前的應(yīng)力速率來(lái)調(diào)整,在屈服完成之前不再調(diào)節(jié)試驗(yàn)機(jī)控制。任何情況下,彈性范圍內(nèi)的應(yīng)力速率不得超過(guò)表5規(guī)定的zui大速率。
13.3 測(cè)定規(guī)定強(qiáng)度Rp,Rt和Rr的試驗(yàn)速率
屈服前的彈性應(yīng)力速率應(yīng)符合表5規(guī)定的要求,并盡可能保持恒定,進(jìn)入塑性范圍和直至規(guī)定強(qiáng)度應(yīng)變速率不應(yīng)超過(guò)0.0025/ s。如果不能調(diào)節(jié)這一應(yīng)變速率,應(yīng)調(diào)節(jié)屈服前彈性應(yīng)力速率不超過(guò)表5規(guī)定的zui大速率,直至規(guī)定強(qiáng)度測(cè)定,不再調(diào)節(jié)試驗(yàn)機(jī)的控制。
13.4 測(cè)定Rm的試驗(yàn)速率
在塑性范圍,平行長(zhǎng)度的應(yīng)變速率應(yīng)不超過(guò)0.008/ s(相對(duì)于夾頭分離速率0.48Lc/min)。如果在同一試驗(yàn)中不測(cè)定屈服性能,允許在彈性范圍達(dá)到塑性范圍的zui大應(yīng)變速率(雖然,此種情況下彈性階段的應(yīng)力速率可能超過(guò)表5規(guī)定的zui大值)
13.5 測(cè)定Ae的試驗(yàn)速率
按照測(cè)定ReL的試驗(yàn)速率。
13.6 測(cè)定Agt,Ag,At,A和Z的試驗(yàn)速率
按照測(cè)定Rm的速率要求。
13.7 彈性范圍內(nèi)應(yīng)力速率與應(yīng)變速率的等效換算
在假定金屬材料的彈性階段應(yīng)力與應(yīng)變符合虎克定律的前提下,可以利用虎克定律關(guān)系進(jìn)行應(yīng)力速率與應(yīng)變速率的等效換算,以使用位移速率控制型的試驗(yàn)機(jī)做應(yīng)力速率控制試驗(yàn),用加力速率控制型的試驗(yàn)機(jī)做應(yīng)力速率控制試驗(yàn),用加力速率控制型的試驗(yàn)機(jī)做應(yīng)變速率控制試驗(yàn)。
σ=(E/Lc)V1 (2)
ε= (1/ESo)V2 (3)
式中σ——應(yīng)力速率
ε——應(yīng)變速率
E——彈性模量
Lc——試樣平行長(zhǎng)度
So——試樣原始橫面積
V1——位移速率(等于εLc).mm/s
V2——加力速率(等于F).N/s
應(yīng)注意,由于試驗(yàn)機(jī)的柔度和間隙存在.致使按理論計(jì)算得到的應(yīng)力速率和應(yīng)變速率比試驗(yàn)機(jī)上的實(shí)測(cè)值低。
14 性能的測(cè)定
標(biāo)準(zhǔn)中共定義了12種可測(cè)的拉伸性能,即六種延性能A,Ae ,Agt ,Ag ,At和Z六種強(qiáng)度性能ReH,ReL,Rp,Rt,Rr 和Rm。
14.1 斷后伸長(zhǎng)率A的測(cè)定
(1)人工方法,試驗(yàn)前在試樣平行長(zhǎng)度上標(biāo)記出原始標(biāo)距(誤差≤±1%)和標(biāo)距內(nèi)等分格標(biāo)記(一般標(biāo)記10個(gè)等分格)。試驗(yàn)拉斷后,將試樣的斷裂處對(duì)接在一起,使用軸線處于同一直線上,通過(guò)施加適當(dāng)?shù)膲毫σ允箤?duì)接嚴(yán)密。
用分辨力不劣于0.1mm的量具測(cè)量斷后標(biāo)距,準(zhǔn)確到±0.25mm以內(nèi)。建議:斷后標(biāo)距的測(cè)量應(yīng)讀到所用量具的分辨力,數(shù)據(jù)不進(jìn)行修約,然后計(jì)算斷后伸長(zhǎng)率。
如果試樣斷在標(biāo)距中間1/3Lo范圍內(nèi),則直接測(cè)量?jī)蓸?biāo)點(diǎn)間的長(zhǎng)度;如果斷在標(biāo)距內(nèi),但超出中間1/3Lo范圍,可以采用移位方法(見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)中附錄F)測(cè)定斷后標(biāo)距。
如果試樣在標(biāo)距中間1/3Lo范圍以外,而其斷后伸長(zhǎng)率符合規(guī)定量小值要求,則可以直接測(cè)量?jī)蓸?biāo)點(diǎn)間的距離,測(cè)量數(shù)據(jù)有效而不鑒定斷裂位置處于何處。如果斷在標(biāo)距外,而且斷后伸長(zhǎng)率未達(dá)到規(guī)定zui小值,則結(jié)果無(wú)效,需用同樣的試樣重新試驗(yàn)。
(2)圖解方法(包括自動(dòng)方法)用引伸計(jì)系統(tǒng)記錄力-延伸曲線,或采集力-延伸數(shù)據(jù),直至試樣斷裂。讀取或判讀斷裂點(diǎn)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(zhǎng)??鄢姆椒ㄊ?,過(guò)斷裂點(diǎn)作平行于曲線的彈性直線段的平行線交于延伸軸,交點(diǎn)即確定了非比例延伸,見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)中的圖1。
引伸計(jì)的標(biāo)距應(yīng)等于試樣的原始標(biāo)距,可以不在試樣上標(biāo)出原始標(biāo)距(但建議標(biāo)出)。建議,當(dāng)斷后伸長(zhǎng)率 < 5% 時(shí),使用不劣于1級(jí)引伸計(jì);≥5% 時(shí),使用不劣于2級(jí)引伸計(jì)。原則上斷裂在引伸計(jì)標(biāo)距范圍內(nèi)測(cè)量方為有效,但斷后伸長(zhǎng)率達(dá)到規(guī)定zui小值要求時(shí),無(wú)論斷于何處測(cè)量均為有效。
仲裁試驗(yàn)協(xié)議選定其中一種方法。目前,自動(dòng)方法還不能采用移位方法。
(3)對(duì)于不經(jīng)機(jī)加工的等橫截面試樣,如平行長(zhǎng)度比其標(biāo)距長(zhǎng)許多,可以標(biāo)記多組相互套疊的原始標(biāo)距,部分可以伸入夾持范圍。拉斷后,在斷裂所在這組標(biāo)距上測(cè)定斷后伸長(zhǎng)率。
(4)材料的斷后伸長(zhǎng)率 < 5% 時(shí),建議采用標(biāo)準(zhǔn)中的附錄E方法或采用圖解方法測(cè)定。
14.2 斷裂總伸長(zhǎng)率At的測(cè)定
僅采用圖解方法(包括自動(dòng)方法)。引伸計(jì)標(biāo)距應(yīng)等于試樣標(biāo)距。建議,若斷裂總延伸率 < 5% 時(shí),使用不劣于1級(jí)引伸計(jì);≥5% 時(shí),使用不劣于2級(jí)引伸計(jì)。試驗(yàn)時(shí)記錄力-延伸曲線或采集-延伸數(shù)據(jù),直至斷裂。以斷裂點(diǎn)的總延伸計(jì)算At。
14.3 zui大力總伸長(zhǎng)率Agtzui大力非比例伸長(zhǎng)率Ag的測(cè)定
(1)圖解方法(包括自動(dòng)方法) 引伸計(jì)標(biāo)距應(yīng)等于或近似于試樣標(biāo)距。建議,當(dāng)zui大力總延伸率 < 5%時(shí),使用不劣于1級(jí)引伸計(jì);≥5% 時(shí),使用不劣于2級(jí)引伸計(jì)。試驗(yàn)時(shí)記錄力-延伸曲線或采集力-延伸數(shù)據(jù),直至超過(guò)zui大力點(diǎn)。
取zui大力點(diǎn)總延伸計(jì)算Agt 。從zui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(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)中的圖1所示。用得到的非比例延伸計(jì)算Ag 。當(dāng)曲線在zui大力呈現(xiàn)一平臺(tái)時(shí),應(yīng)以平臺(tái)的中點(diǎn)作為zui大力點(diǎn),見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)中的圖1。
(2)人工方法 標(biāo)準(zhǔn)中的附錄G提供了人工測(cè)定Agt和Ag的方法,但僅適用于棒材、線材和條材等長(zhǎng)產(chǎn)品,而且要提供(或通過(guò)測(cè)定)材料的彈性模量E方能進(jìn)行結(jié)果的計(jì)算,測(cè)定方法見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)中的附錄G 。
14.4 屈服點(diǎn)延伸率Ae測(cè)定
僅采用圖解方法(包括自動(dòng)方法)。引伸計(jì)標(biāo)距應(yīng)等于或接近試樣標(biāo)距(報(bào)告中應(yīng)注明引伸計(jì)標(biāo)距),使用不劣于1級(jí)準(zhǔn)確度的引伸計(jì)。試驗(yàn)時(shí),記錄力延伸曲線或采集力-延伸數(shù)據(jù),直至超過(guò)屈服階段結(jié)束點(diǎn)結(jié)束點(diǎn)(即加于硬化開(kāi)始點(diǎn))。經(jīng)過(guò)屈服階段結(jié)束點(diǎn)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(diǎn)的非比例延伸計(jì)算Ae,見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)中的圖6。
如屈服階段結(jié)束點(diǎn)不易于判別,可以經(jīng)過(guò)屈服階段zui后一個(gè)谷點(diǎn)作切線(即水平線),然后延長(zhǎng)加工硬化初始段的斜率線,此兩線的交點(diǎn)作為屈服階段結(jié)束點(diǎn)。
15 上屈服強(qiáng)度ReH下屈服強(qiáng)度ReL的測(cè)定
(1)圖解方法(包括自動(dòng)方法) 引伸計(jì)標(biāo)距應(yīng)≥1/2Lo 。引伸計(jì)和試驗(yàn)同應(yīng)不劣于1級(jí)準(zhǔn)確度。試驗(yàn)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(shù)據(jù),直至超過(guò)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(diǎn),判定下屈服力時(shí)要排除初始瞬時(shí)效應(yīng)的影響。上、下屈服力判定的基本原則如下:
① 屈服前 *人峰值力(*個(gè)極大力)判為上屈服力,不管其后的峰值力比它大或小。
② 屈服階段中如呈現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上的谷值力,舍去*個(gè)谷值力(*個(gè)極小值力),取其余谷值中力中之zui小者判為下屈服力。如只呈現(xiàn)一個(gè)下降谷值力,此谷值力判為下屈服力。
③ 屈服階段中呈現(xiàn)屈服平臺(tái),平臺(tái)力判為下屈服力。如呈現(xiàn)多個(gè)而且后者高于前者的屈服平臺(tái),判*個(gè)平臺(tái)力為下屈服力。
④ 正確的判定結(jié)果應(yīng)是下屈服力必定低于上屈服力。
上述4條基本原則應(yīng)該說(shuō)是十分重要的,不僅對(duì)人工判定方法,而且對(duì)自動(dòng)化測(cè)定方法中測(cè)定程序的編制有幫助。以測(cè)得的上和下屈服力分別計(jì)算ReH和ReL 。
(2) 指針?lè)椒?試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)人員要注視試驗(yàn)機(jī)測(cè)力表盤(pán)指針的指示,按照定義判讀上屈服力和下屈服力。當(dāng)指針停止轉(zhuǎn)動(dòng),指不保持恒定的力判 為下屈服力;指針回轉(zhuǎn)前指示的zui大力判 為上屈服力;當(dāng)批針出現(xiàn)多次回轉(zhuǎn),則不考慮*次回轉(zhuǎn),而讀取其余這些回轉(zhuǎn)指示的zui小力判為下屈服力;當(dāng)僅呈現(xiàn)1次回轉(zhuǎn),則判讀回轉(zhuǎn)的zui小力為下屈服力。以測(cè)得的上、下屈服力分別計(jì)算ReH和ReL 。
(3) 注意幾點(diǎn) ①材料呈現(xiàn)明顯屈服狀態(tài)(不連續(xù)屈服狀態(tài))時(shí),相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)規(guī)定或說(shuō)明測(cè)定上屈服強(qiáng)度,或下屈服強(qiáng)度,或兩者。當(dāng)相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)未明確規(guī)定和說(shuō)明時(shí),測(cè)定上屈服強(qiáng)度和下屈服強(qiáng)度并報(bào)告;只呈現(xiàn)單一屈服狀態(tài)(呈現(xiàn)單一屈服平臺(tái))的情況測(cè)定為下屈服強(qiáng)度并報(bào)告;若無(wú)異議,可僅測(cè)定下屈服強(qiáng)度報(bào)告。
② 當(dāng)規(guī)定了要求測(cè)定屈服強(qiáng)度性能,但材料在實(shí)際試驗(yàn)時(shí)并不呈現(xiàn)出明顯屈服狀態(tài),而呈現(xiàn)出連續(xù)的屈服狀態(tài),此種情況材料不具有可測(cè)的上屈服強(qiáng)度和(或)下屈服強(qiáng)度性能。建議測(cè)定非比例延伸強(qiáng)度(Rp0.2),并注明無(wú)明顯屈服。
有可能出現(xiàn)上述情況的材料,建議相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求測(cè)定屈服強(qiáng)度時(shí),應(yīng)進(jìn)一步說(shuō)明“當(dāng)出現(xiàn)無(wú)明顯屈服時(shí)測(cè)定規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度(Rp0.2)”。
③ 當(dāng)材料屈服力并無(wú)呈現(xiàn)下降或保持恒定,而是呈緩慢上升狀態(tài),只要能夠分辨出力始終處在增加,盡管增加的量不大,這種狀態(tài)判為無(wú)明顯屈服狀態(tài),如圖2所示。建議測(cè)定Rp0.2并報(bào)告。