第一单元-金属材料的室温拉伸试验

第一单元金属材料的室温拉伸试验国家标准介绍：GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》•单向静拉伸试验（Tensiletest）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。•单向静拉伸试验的种类室温拉伸试验高温拉伸试验低温拉伸试验液氦温度拉伸试验拉伸试样试样的选取、制备及其形状尺寸有什么要求？一、试样的形状和尺寸•试样的形状与尺寸取决于要金属产品的形状与尺寸。•需要加工制样：压制坯、铸锭、无恒定截面的产品•不需加工制样：有恒定横截面的型材、棒材、线材铸造试样（铸铁和铸造非铁合金）•横截面的形状：圆形、矩形、多边形、环形，其他形状•试样的原始标距：比例试样Lo=kSo1/2k=5.65（短比例试样）k=11.3（长比例试样）非比例试样Lo与So1/2无关经过机加工的试样不经机加工试样GB/T228.1-2010中不经机加工试样试样的一般形状•一般拉伸试样由夹持端、过渡段和平行段构成。•夹持端即试样两端较粗部分，其形状和尺寸必须与试验机夹头的钳口相匹配，最常用的是圆形单肩式和矩形夹头。•过渡段常采用圆弧形状，使夹持段与平行段光滑连接，以消除应力集中。•平行段必须保持光滑均匀以确保材料表面的单向应力状态，其有效工作部分L0称作原始标距，d0、S0分别代表标距部分的直径和面积，LC为平行部分长度。拉伸试样的一般形状LoLsLcL夹持段夹持段平行段过渡段过渡段t圆形横截面拉伸试样的形状和尺寸符号0.8L0LcLtrd0L0—原始标距平行长度平行长度的原始直径试样总长度矩形横截面拉伸试样的形状和尺寸符号LoLcLtboao试样总长度r原始标距平行长度boao原始厚度原始宽度棒材、板材试样产品类型试样类型薄板-板材线材-棒材-型材厚度0.1mm～＜3mm薄板（带）试样厚度≥3mm直径或边长≥4mm板材、棒材及型材试样直径或边长＜4mm小直径线材、棒材及型材试样管材管材试样按产品形状尺寸分类Gb/T228.1-2010金属拉伸试样的分类•比例试样：拉伸试样的原始标距与原始横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：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）：L0为50mm、80mm、100mm、200mm按L0与S0的关系分类Gb/T228.1-2010金属拉伸试样的分类圆形截面的比例试样L0与d0的关系•对圆形试样，S0＝d2/4•当k＝5.65时：•当k＝11.3时：5d4πd5.65SkL200d14πdSkL20003.11直径或厚度等于或大于4mm线材、棒材和型材使用的试样圆形截面比例试样的形状及尺寸d/mmr/mmk=5.65k=11.3Lo/mmLc/mm试样编号Lo/mmLc/mm试样编号25≥0.75d5d≥Lo+d/2仲裁试验：Lo+2dR110d≥Lo+d/2仲裁试验：Lo+2dR0120R2R0215R3R0310R4R048R5R056R6R065R7R073R8R08注：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：LtLc+4d0。圆形截面比例试样•原始直径d0：3、5、6、8、10、15、20、25，优先采用5、10、20mm•原始标距L0：L0≥15mm，短试样（优先）L0=5d0，长试样L0=10d0•平行长度LC：LC≥Lo+d0/2，仲裁试验：LC=Lo+2d0•试样总长度Lt：取决于夹持方法，原则上LtLc+4d0•过渡圆半径r：r≥0.75d0LLrLtLcdoLL0rLtLc0.8直径或厚度小于4mm线材、棒材和型材使用的试样GB/T228.1-2010直径或厚度小于4mm线材、棒材和型材使用的试样GB/T228.1-2010直径或厚度小于4mm线材、棒材和型材使用的试样•两夹头间的试样长度应至少为L0+3b0或L0+3d0•最小值为L0+20mm(2002版规定L0+50mm)a0≥3mm矩形截面试样形状及尺寸a0≥3mm矩形截面比例试样形状及尺寸bo/mmr/mmk=5.65k=11.3Lo/mmLc/mm试样编号Lo/mmLc/Mm试样编号12.5≥12≥L0+1.5仲裁试验L0+2P7≥L0+1.5仲裁试验L0+2P0715P8P0820P9P0925P10P01030P11P011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。So5.65SoSoSo11.3SoSoa0≥3mm板材比例试样LoaoLorLtLcbo3.2LoaoLorLtLcbo3.2•原始厚度b0：b03mm•原始标距L0：短试样（优先）L0=5.65s01/2，长试样L0=11.3s01/2若L015mm，采用非比例试样•平行长度LC：LC≥Lo+1.5s01/2，仲裁试验：LC=Lo+2s01/2•过渡圆半径r：r≥12mma0≥3mm矩形截面非比例试样b0/mmr/mmLo/mmLc/mm12.5≥2050Lc≥Lo+1.5S01/2仲裁试验：Lc=Lo+2S01/220802550385040200LoaoLorLtLcbo3.2LoaoLorLtLcbo3.2厚度大于或等于3mm板材和扁材以及直径或厚度大于4mm线材、棒材和型材使用的试样试样横向尺寸公差单位为毫米名称名义横向尺寸GB/T228-2010GB/T228-2002尺寸公差形状公差尺寸公差形状公差机加工的圆形横截面直径和四面机加工的矩形横截面试样横向尺寸3±0.020.03±0.050.02＞3～6±0.020.03±0.060.03＞6～10±0.030.04±0.070.04＞10～18±0.050.04±0.090.04＞18～30±0.100.05±0.100.05相对两面加工的矩形横截面试样横向尺寸≥3～6±0.020.03±0.10.05＞6～10±0.030.04±0.20.1＞10～18±0.050.06±0.20.1＞18～30±0.100.12±0.50.2＞30～50±0.150.15±0.50.2a03mm薄板试样形状及尺寸a03mm薄板比例试样形状及尺寸b0/mmr/mmk=5.65k=11.3Lo/mmLc/mm试样编号Lo/mmLc/mm试样编号带头不带头带头不带头10≥20≥15≥Lo+b/2仲裁试验:Lo+2bLo+3bP1≥15≥Lo+b/2仲裁试验:Lo+2bLo+3bP0112.5P2P0215P3P0320P4P04注：1、优先采用比例系数k=5.65的短比例试样。若标距小于15mm，建议采用非比例试样。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。So5.65So11.3a03mm薄板比例试样LoaoLorLtLcbo3.2LoaoLorLtLcbo3.2•原始宽度b0：10、12.5、15、20mm•头部宽度：≥1.2b0•原始标距L0：L0≥15mm，短试样(优先)L0=5.65s01/2，长试样L0=11.3s01/2若L015mm，采用非比例试样•平行长度LC：LC≥Lo+b0/2，仲裁试验：LC=Lo+2b0•过渡弧半径r：r≥20mm•不带头试样（宽度不大于20mm，不加工）：L0=50mm，LC=Lo+3b0a03mm薄板非比例试样形状尺寸b0/mmr/mmLo/mmLc/mm带头不带头12.5≥20507587.520801201402550100120a03mm薄板非比例试样LoaoLorLtLcbo3.2LoaoLorLtLcbo3.2•原始宽度b0：b0=12.5、20、25mm•头部宽度：≥1.2b0•过渡弧半径r：r≥20mm•b0=12.5mm，L0=50mm，带头LC=75mm，不带头LC=87.5mm•b0=20mm，L0=80mm，带头LC=120mm，不带头LC=140mm•b0=25mm，L0=50mm，带头LC=100mm，不带头LC=120mma03mm薄板试样宽度公差单位为毫米试样的名义宽度GB/T228-2010GB/T228-2002尺寸公差形状公差尺寸公差形状公差一般试验仲裁试验10//±0.20.10.0412.5±0.050.06±0.20.10.0415//±0.20.10.0420±0.100.12±0.50.20.0525±0.100.12///第二节拉伸试验前的准备一、取样与制样•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。•取样部位、取样方向、取样数量是对材料性能试验结果影响较大的3个因素，被称为取样三要素。•样坯的切取部位、方向和数量应按照相关产品标准GB/T2975-1998《钢及钢产品力学性能取样位置及试样制备》或协议的规定。一、取样与制样•取样有以下几种情况：（1）从原材料（型材、棒材、板材、管材、丝材、带材等）上直接取样试验。（2）从产品上的重要部位（最薄弱、最危险的部位）取样试验，以校核设计计算的准确性，也可检验产品加工及热处理的质量。（3）以实物零件直接试验，如、钢筋、螺栓、螺钉或链条等。（4）以浇注的铸件试样直接试验或经加工成试样进行试验。二、拉伸试样加工要求•防止冷变形或受热而影响其力学性能。通常以切削加工为宜，进刀深度要适当，并充分冷却。特别是最后一道切削或磨削的深度不宜过大，以免影响性能。•对于矩形横截面试样，应防止损伤。试样上的毛刺要清除，尖锐棱边应倒圆，但半径不宜过大。试样允许较直，但应防止矫正力对力学性能产生显著影响。对于不测定断后伸长率的试样可不经矫正直接进行试验。•平行段应光滑，无加工硬化，无缺口、刀痕、毛刺等缺陷。矩形横截面试样一般要保留原表面层，并应修棱。•脆性材料夹持部分与平行段应有较大半径的圆弧过渡。•不经机加工铸件试样表面上的夹砂、夹渣、毛刺、飞边等必须加以清除。三、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。四、试样尺寸的测量•测量计算试样的原始横截面积。•圆形截面试样：在标距两端及中间三处横截面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，取三处测得横截面积的平均值作为试样原始横截面积。•量具或尺寸测量仪器准确度的选择，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是影响测定准确度的主要因素之一。•分辨力：指示装置对紧密相邻量值有效分辨的能力。一般认为模拟式指示装置的分辨力为其标尺分度值的一半，数字式指示装置的分辨力为末尾数的一个字码。JJG1001-1991《通用计量名词及定义》4.1量具或尺寸测量仪器的选择尺寸/mm分辨力不大于/mm0.1～0.50.001≥0.5～2.00.005≥2.0～10.00.01≥10.00.05注意：量具和尺寸测量装置应经检验合格方能使用。薄板试样：±2%其他试样：±1%4.2量具或尺寸测量仪器的选择•附录B、D规定：如果试样的公差满足标准要求，原始横截面积可