金屬結構材料室溫拉伸試驗研究方法

 1引言

 國家標準GB/T228-2002《金屬材料室溫拉伸試驗方法》已于2002年頒布實施。這一新國家標準是合并修訂國家標準GB/T228-1987《金屬拉伸試驗方法》、GB/T3076-1982《金屬薄板（帶）拉伸試驗方法》和GB/T6397-1986《金屬拉伸試驗試樣》三個標準為一個標準,它等效采用了國際標準ISO6892∶1998《金屬材料室溫拉伸試驗》,也是GB/T228的第三次修訂。GB/T228-2002技術要求，包括內容和原始三個標準有較大差異，在性能特別變化較大并且符號名，抗張強度，測試速度快，結果舍入值的性能方面的定義。而且,增加了引用標準和關于試驗方法準確度方面闡述的內容。為了更好地執(zhí)行GB/T228-2002，在執(zhí)行標準時需要注意的要點和要點如下。

 2 GB/T228-2002標準的適用范圍

 室溫拉伸試驗方法標準適用于金屬材料（包括黑色和有色金屬材料，但不包括金屬構件和零件）室溫拉伸性能的測定，試樣或產品的橫截面尺寸0.1mm。對于小橫截面尺寸的金屬產品（如金屬箔、超細絲和毛細管等）需雙方協(xié)議。其原因在于橫截面小的產品,按照標準中建議的量具分辨力要求不能滿足附錄A和附錄C規(guī)定橫截面測定準確度在1和2以內的要求。采用規(guī)則拉拔和沖孔的方法標記試件的標準距離是不可行的。普通引伸計不適用于測試這類產品的樣本。試樣的夾持方法需要特殊的夾頭等等。

 3室溫的溫度范圍

 標準中規(guī)定室溫的溫度范圍為10-35℃，超出這一范圍不屬于室溫。對于材料在這一溫度范圍內性能對溫度敏感而采用更嚴格的溫度范圍試驗時，應采用23＆plusmn;5℃的控制溫度。在上述溫度范圍10-35℃，該物質被允許參考樣品的溫度范圍內，只要所述樣品的溫度是預定的溫度范圍，將符合標準范圍內。

 4標準中的引用標準

 標準中的第二章引用了6個國家安全標準，即：

 GB/T2975-1998鋼及鋼產品力學性能試驗取樣位置和試樣制備（eqv ISO377：1997）

 中搜索：GB/T8170-1987數值修約規(guī)則

 GB/T12160-2002單軸試驗用引伸計的標定（idt ISO9513：1999）

 GB/T16825-1997拉力試驗機的實驗（idt ISO7500—1：1986）

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

 GB/T17600.1—1998鋼的伸長率換算第1部分：碳素鋼和低合金鋼（eqv ISO2566—1：1984）

 1984）標準中通過注日期引用的這6個國家標準是構成GB/T228—2002標準本身不可缺少的部分，應遵照被引用的6個標準中的相關規(guī)定和要求，其中被引用的5個標準分別等同和等效相應的國際標準。目前,GB/T8170-1987《數值修約規(guī)則》還沒有相對應的國際標準。

 5性能和術語定義

 5．1性能定義

 為了與國際接軌，性能的定義按照國際標準的規(guī)定。與原GB/T 228-1987相比較,屈服強度與抗拉強度的定義有明顯差異,其他性能的定義無實質性差異。

 新標準將抗拉強度定義為相應zui大力（Fm）的應力，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；對于無明顯屈服（連續(xù)屈服）的金屬材料，為試驗期間的zui大力。按照這一定義,如圖1所示的拉伸曲線情況,大力應為曲線上的B點,而不是舊標準中的取其A點的力（上屈服力）計算抗拉強度。

 新標準中屈服強度這一術語的含義與舊標準中的屈服點有所不同,前者是泛指上、下屈服強度性能;而后者既是泛指屈服點和上、下屈服點性能,也特指單一屈服狀態(tài)的屈服點性能（σs）。因為新標準已將舊標準中的屈服點性能σs歸入為下屈服強度ReL（見標準中的圖2d）。所以,新標準中不再有與舊標準中的屈服點性能（σs）相對應的性能定義。也就是說新標準定義的下屈服強度ReL包含了σs和σsL兩種性能。

 5．2術語

 因為國際標準采用了延伸（extension）和伸長（elongation）兩個近義術語，國標中也相應地采用了這兩近義術語?？梢岳斫鉃槔煸囼灂r在引伸計標距Le上的伸長稱為延伸,在試樣標距Lo上的伸長稱為伸長。它們并無本質區(qū)別，而且完全不同可以同時通過分析測定延伸方法來測定伸長。

 6性能名稱和符號

 6．1名稱

 新標準中定義了12種可測拉伸性能，其中10種性能的名稱與修訂前原標準的名稱有差異。新標準沒有進行定義與舊標準相對應的屈服點（σs）這一技術性能，所以我們不再有相應的性能指標名稱及其文化符號相對應。

 6．2符號

 2符號對于強度性能的主符號，新標準用英文字母R代替舊符號的；對于延性性能的主符號，新標準用字母A代替舊符號的，用字母Z代替舊符號的。

 新、舊標準對于斷后伸長率符號表示的差異如下表：

 GB/T228—2002 GB/T228—1987

 Aδ5

 A11.3δ10

 Axmmδxmm

 符號（未標記和腳注）表示由比例因子k=5.65伸長率A標準比率所測量的距離的;時間距離按比例縮放因子或其他標準規(guī)比確定的百分比伸長率，應在符號A，分別標記為從所使用的系數值腳注長度指令和非標，例如比例的比率A11.3和A100mm。

 標準中對各強度進行性能所對應的力的符號未全部通過具體法律規(guī)定，但規(guī)定了力的符號用F表示和規(guī)定了大力發(fā)展符號Fm。因此，我們建議在測試報告和測試記錄功率的下列符號：

 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采用了性能符號國際標準，考慮到目前相關產品標準不能同步修訂后的條件下，為了避免混淆，建議：你可以在過渡期之后，新名稱的測試報告及符號屬性固定在括號中的舊的符號，例如：

 上屈服強度ReH（σsU）,下屈服強度ReL（σsL）,抗拉強度Rm（σb）,規(guī)定非比例延伸強度Rp0.2（σp0.2）,斷后伸長率A（δ5）,斷面收縮率Z（Ψ）,等。

 7單位

 7單位標準中規(guī)定采用的單位是國際單位制單位（SI單位）。應力單位N/mm2和Mpa，都是國際單位制的倍數單位，兩者都是我國規(guī)定的法定計量單位，標準中，應力單位采用了N/mm2，而1N/mm2=1Mpa，如果報告中使用了應力單位Mpa，不認為是錯誤。但是，標準的歸一化的意義上，單元應強調牛頓/毫米2。

 8試樣

 8.1取樣點的方向和量

 樣坯的切取部位、方向和數量應按照相關產品標準或GB/T2975-1998或協(xié)議的規(guī)定。對于鋼鐵產品應該是切在外觀和尺寸合格的鋼產品空白樣品，抽樣，樣本包括應對產品，樣品，樣品和空白樣品進行標記，以確保它總是會識別樣品的位置和方向。取樣應切料，以防止過熱，工作，對拉伸力學性能硬化，加工余量應該足夠了。取樣方法參見GB/T2975-1998。

 8．2機加工過程中試樣和不經機加工處理試樣

 加工或未加工試樣應按照相關產品協(xié)議使用。如果未具體規(guī)定，建議材料尺寸足夠時機加工成帶頭試樣。

 機加工試樣的尺寸公差和形狀公差應分別按照標準中附錄A的表A3和附錄B的表B4要求;機加工表面粗糙度按照標準中圖10、圖11或圖13規(guī)定的要求。

 8.3試樣截面的形狀和尺寸

 根據產品的形狀和尺寸，相關產品標準或協(xié)議可以規(guī)定標準附錄A~D規(guī)定的樣品的形狀和尺寸，特殊產品可以規(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生其它形狀。標準中的附錄AD按照產品的形狀規(guī)定了主要的試樣類型。

 附錄A：規(guī)定進行厚度0.1mm~＜3mm薄板和薄帶產品用的矩形結構橫截面分析試樣；

 附錄B：≥3mm預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)定一個直徑或厚度＜4mm線材、棒材和型材用的不經機加工過程中試樣；

 附錄D：規(guī)定進行管材用弧形結構橫截面和環(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網絡性能進行測定結果有影響，尤其對斷后伸長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械加工的圓柱形測試

 厚度lt;25mm的產品,試驗機能力不足時,經協(xié)議可以機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試樣原始標距（Lo）

 試樣原始標距（Lo）試樣標距分為比例標距和非比例標距兩種,因而有比例試樣和非比例試樣之分。凡試樣標距與試樣初始橫截面積有以下聯(lián)絡，稱為比例標距，試樣稱為比例試樣：

 Lo=k（So）1/2（1）

 式中k——比例系數

 So——原始橫截面積

 非比例標距（也稱定標距）與試樣原始橫截面積不存在式（1）的關系。如果采用比例試樣,應采用比例系數k=5.65的值,因為此值為國際通用,除非采用此比例系數時不滿足小標距15mm的要求。在必須采用其他比例系數的情況下，k11.3的值為優(yōu)先采用。

 產品標準或協(xié)議可以規(guī)定非比例的利潤率。

 不同的標距對Gcr15軸承圓鋼試樣的斷后伸長率的測定影響明顯。

 8．6試樣平行長度（Lc）

 試樣平行長度應大于試樣標距，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，Lc=Lo+2b；

 不帶頭圓形橫截面試樣：Lc≥Lo+3d（夾頭間安閑長度）；

 帶頭的矩形和弧形橫截面試樣:Lc≥Lo+1.5（So）1/2,仲裁試驗,Lc=Lo+2（So）1/2。

 不帶頭矩形和弧形橫截面試樣：Lc≥Lo+3b（夾頭間安閑長度）；

 帶頭的圓形橫截面試樣：Lc Lo=d/2，仲裁試驗，Lc=Lo+2d；

 薄板用不帶頭矩形橫截面試樣：Lc=Lo+3b（夾頭自由長度）。

 8．7試樣過渡半徑（r）

 試樣的過渡半徑在附錄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；

 過渡半徑對試樣的斷裂位置有影響。對于韌性差、對應力集中敏感脆性斷裂的材料，建議過渡半徑應大一些。

 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定，尤其是延性的測定。標準中附錄B推薦的寬厚比范圍為不超過8：1，但應同時注意，這一具有寬厚文化范圍已經不適可以用于進行薄板和薄帶（厚度0.1mm~＜3mm）的試樣。

 8.9鉛，沒有鉛樣本

 盡管可以在沒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，影響測量的性能，該測試是無效的偶數。因此我們建議：

 其中從空白樣品產品的切割機加工金相試樣，典型樣品加工成鉛，除非使用標準的產品不會導致樣品不足或材料中明確說明。

 具有恒定截面的產品，如果相關產品標準規(guī)定其產品的零件未被加工，應符合其規(guī)定。如果未作具體規(guī)定，一般在材料尺寸足夠時機加工成帶頭試樣。

 咨詢電話：黃先生13713330762