金屬結(jié)構(gòu)材料室溫拉伸試驗(yàn)研究方法

 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),它等效采用了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO6892∶1998《金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)》,也是GB/T228的第三次修訂。GB/T228-2002技術(shù)要求，包括內(nèi)容和原始三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)有較大差異，在性能特別變化較大并且符號(hào)名，抗張強(qiáng)度，測(cè)試速度快，結(jié)果舍入值的性能方面的定義。而且,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。為了更好地執(zhí)行GB/T228-2002，在執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)時(shí)需要注意的要點(diǎn)和要點(diǎn)如下。

 2 GB/T228-2002標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍

 室溫拉伸試驗(yàn)方法標(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（如金屬箔、超細(xì)絲和毛細(xì)管等）需雙方協(xié)議。其原因在于橫截面小的產(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。采用規(guī)則拉拔和沖孔的方法標(biāo)記試件的標(biāo)準(zhǔn)距離是不可行的。普通引伸計(jì)不適用于測(cè)試這類產(chǎn)品的樣本。試樣的夾持方法需要特殊的夾頭等等。

 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＆plusmn;5℃的控制溫度。在上述溫度范圍10-35℃，該物質(zhì)被允許參考樣品的溫度范圍內(nèi)，只要所述樣品的溫度是預(yù)定的溫度范圍，將符合標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

 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)家安全標(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）

 中搜索：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/T17600.2—1998鋼的伸長(zhǎng)率換算第2部分：奧氏體鋼（eqv ISO2566—2：1984）

 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）

 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)本身不可缺少的部分，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)的國(guó)際標(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)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

 5性能和術(shù)語(yǔ)定義

 5．1性能定義

 為了與國(guó)際接軌，性能的定義按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。與原GB/T 228-1987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所示的拉伸曲線情況,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)閲?guó)際標(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)?？梢岳斫鉃槔煸囼?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，而且完全不同可以同時(shí)通過(guò)分析測(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)有進(jìn)行定義與舊標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)的屈服點(diǎn)（σs）這一技術(shù)性能，所以我們不再有相應(yīng)的性能指標(biāo)名稱及其文化符號(hào)相對(duì)應(yīng)。

 6．2符號(hào)

 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；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，用字母Z代替舊符號(hào)的。

 新、舊標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于斷后伸長(zhǎng)率符號(hào)表示的差異如下表：

 GB/T228—2002 GB/T228—1987

 Aδ5

 A11.3δ10

 Axmmδxmm

 符號(hào)（未標(biāo)記和腳注）表示由比例因子k=5.65伸長(zhǎng)率A標(biāo)準(zhǔn)比率所測(cè)量的距離的;時(shí)間距離按比例縮放因子或其他標(biāo)準(zhǔn)規(guī)比確定的百分比伸長(zhǎng)率，應(yīng)在符號(hào)A，分別標(biāo)記為從所使用的系數(shù)值腳注長(zhǎng)度指令和非標(biāo)，例如比例的比率A11.3和A100mm。

 標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)各強(qiáng)度進(jìn)行性能所對(duì)應(yīng)的力的符號(hào)未全部通過(guò)具體法律規(guī)定，但規(guī)定了力的符號(hào)用F表示和規(guī)定了大力發(fā)展符號(hào)Fm。因此，我們建議在測(cè)試報(bào)告和測(cè)試記錄功率的下列符號(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采用了性能符號(hào)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，考慮到目前相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)不能同步修訂后的條件下，為了避免混淆，建議：你可以在過(guò)渡期之后，新名稱的測(cè)試報(bào)告及符號(hào)屬性固定在括號(hào)中的舊的符號(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

 7單位標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定采用的單位是國(guó)際單位制單位（SI單位）。應(yīng)力單位N/mm2和Mpa，都是國(guó)際單位制的倍數(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。但是，標(biāo)準(zhǔn)的歸一化的意義上，單元應(yīng)強(qiáng)調(diào)牛頓/毫米2。

 8試樣

 8.1取樣點(diǎn)的方向和量

 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)于鋼鐵產(chǎn)品應(yīng)該是切在外觀和尺寸合格的鋼產(chǎn)品空白樣品，抽樣，樣本包括應(yīng)對(duì)產(chǎn)品，樣品，樣品和空白樣品進(jìn)行標(biāo)記，以確保它總是會(huì)識(shí)別樣品的位置和方向。取樣應(yīng)切料，以防止過(guò)熱，工作，對(duì)拉伸力學(xué)性能硬化，加工余量應(yīng)該足夠了。取樣方法參見(jiàn)GB/T2975-1998。

 8．2機(jī)加工過(guò)程中試樣和不經(jīng)機(jī)加工處理試樣

 加工或未加工試樣應(yīng)按照相關(guān)產(chǎn)品協(xié)議使用。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。

 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試樣截面的形狀和尺寸

 根據(jù)產(chǎn)品的形狀和尺寸，相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議可以規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)附錄A~D規(guī)定的樣品的形狀和尺寸，特殊產(chǎn)品可以規(guī)定其他不同的樣品。試樣橫截面的形狀以及一般企業(yè)可為圓形、矩形、弧形和環(huán)形，特殊教育情況可以為學(xué)生其它形狀。標(biāo)準(zhǔn)中的附錄AD按照產(chǎn)品的形狀規(guī)定了主要的試樣類型。

 附錄A：規(guī)定進(jìn)行厚度0.1mm~＜3mm薄板和薄帶產(chǎn)品用的矩形結(jié)構(gòu)橫截面分析試樣；

 附錄B：≥3mm預(yù)定厚度和扁平片材和金屬絲直徑或厚度≥4mm，圓棒和型材具有矩形橫截面，并且像采訪;

 附錄C：規(guī)定一個(gè)直徑或厚度＜4mm線材、棒材和型材用的不經(jīng)機(jī)加工過(guò)程中試樣；

 附錄D：規(guī)定進(jìn)行管材用弧形結(jié)構(gòu)橫截面和環(huán)形橫截面分析試樣。

 試樣的橫截面形狀和試樣的尺寸方面都對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行測(cè)定結(jié)果有影響，尤其對(duì)斷后伸長(zhǎng)率和斷面收縮率有明顯重要影響。

 8.4樣品的厚度減小和機(jī)械加工的圓柱形測(cè)試

 厚度lt;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)距與試樣初始橫截面積有以下聯(lián)絡(luò)，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)榇酥禐閲?guó)際通用,除非采用此比例系數(shù)時(shí)不滿足小標(biāo)距15mm的要求。在必須采用其他比例系數(shù)的情況下，k11.3的值為優(yōu)先采用。

 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議可以規(guī)定非比例的利潤(rùn)率。

 不同的標(biāo)距對(duì)Gcr15軸承圓鋼試樣的斷后伸長(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)矩規(guī)劃如下：

 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；

 不帶頭圓形橫截面試樣：Lc≥Lo+3d（夾頭間安閑長(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。

 不帶頭矩形和弧形橫截面試樣：Lc≥Lo+3b（夾頭間安閑長(zhǎng)度）；

 帶頭的圓形橫截面試樣：Lc Lo=d/2，仲裁試驗(yàn)，Lc=Lo+2d；

 薄板用不帶頭矩形橫截面試樣：Lc=Lo+3b（夾頭自由長(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；

 過(guò)渡半徑對(duì)試樣的斷裂位置有影響。對(duì)于韌性差、對(duì)應(yīng)力集中敏感脆性斷裂的材料，建議過(guò)渡半徑應(yīng)大一些。

 矩形截面試樣的寬厚比為8.8

 試樣的寬厚比影響著材料性能的測(cè)定，尤其是延性的測(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)同時(shí)注意，這一具有寬厚文化范圍已經(jīng)不適可以用于進(jìn)行薄板和薄帶（厚度0.1mm~＜3mm）的試樣。

 8.9鉛，沒(méi)有鉛樣本

 盡管可以在沒(méi)有頭部樣本可以降低加工成本，但斷裂可能在盒的端部附近發(fā)生，影響測(cè)量的性能，該測(cè)試是無(wú)效的偶數(shù)。因此我們建議：

 其中從空白樣品產(chǎn)品的切割機(jī)加工金相試樣，典型樣品加工成鉛，除非使用標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品不會(huì)導(dǎo)致樣品不足或材料中明確說(shuō)明。

 具有恒定截面的產(chǎn)品，如果相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定其產(chǎn)品的零件未被加工，應(yīng)符合其規(guī)定。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。

 咨詢電話：黃先生13713330762