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热烈欢迎参加金属力学性能试验方法国家标准培训班代表金属力学性能试验方法标准概述在力学、化学、金相、无损检验中。金属力学性能试验方法标准是冶金产品质量检测标准中重要的一部分。按国际标准化组织对本部分的分类，有如下5部分：拉伸试验硬度试验韧性试验延性试验疲劳试验金属材料力学性能试验国内标准概述金属材料第1部分：室温拉伸试验方法概述GB228修改采用（MOD）ISO6892-1:2009第一部分GB/T228—采用ISO6892—09技术说明第二部分GB/T228—与GB/T228—02标准对比第三部分GB/T228—标准技术内容说明第四部分GB/T228—引用标准介绍说明概述GB/T228标准发展历史GB228-1963金属拉力试验法（制定）GB228-1976金属拉力试验法（第1次修订）GB228-1987金属拉伸试验方法（第2次修订）GB228-2002金属材料室温拉伸试验方法（第3次修订）GB228-20--金属材料室温拉伸试验方法（第4次修订）金属材料室温拉伸试验技术内容变化我国的金属室温拉伸试验标准GB/T228主要技术内容完全与国际标准ISO6892新标准相同。（见国际标准ISO6892-1:2009）第二部分拉伸性能的测定本标准定义了12种可测拉伸性能，这些性能是：强度性能：上屈服强度（ReH）下屈服强度（ReL）规定塑性延伸强度（RP）规定总延伸强度（Rt）规定残余延伸强度（Rr）抗拉强度（Rm）塑性性能屈服点延伸率（Ae）最大力总延伸率（Agt）最大力塑性延伸率（Ag）断裂总延伸率（At）断后伸长率（A）(无缩颈塑性伸长率AWn)断面收缩率（Z）金属材料典型拉伸曲线金属拉伸曲线分析金属拉伸曲线分析aoa－弹性变形阶段线性可逆性bab－滞弹性变形阶段非线性滞后性cbc－微塑性变形不可逆性dcde－屈服阶段塑性变形急剧增加eef－应变硬化阶段塑性变形均匀连续ffg－缩颈变形阶段产生缩颈变形g断裂第1阶段：弹性变形阶段（oa）两个特点：a从宏观看，力与伸长成直线关系，弹性伸长与力的大小和试样标距长短成正比，与材料弹性模量及试样横截面积成反比。b变形是完全可逆的。加力时产生变形，卸力后变形完全恢复。从微观上看，变形的可逆性与材料原子间作用力有直接关系，施加拉力时，在力的作用下，原子间的平衡力受到破坏，为达到新的平衡，原子的位置必须作新的调整即产生位移，使外力、斥力和引力三者平衡，外力去除后，原子依靠彼此间的作用力又回到平衡位置，使变形恢复，表现出弹性变形的可逆性，即在弹性范围保持力一段时间，卸力后仍沿原轨迹回复。Oa段变形机理与高温条件下变形机理不同，在高温保持力后会产生蠕变，卸力后表现出不可逆性。由于在拉伸试验中无论在加力或卸力期间应力和应变都保持单值线性关系，因此试验材料的弹性模量是oa段的斜率。用以下公式求得：E＝σ/εoa线段的a点是应力－应变呈直线关系的最高点，这点的应力叫理论比例极限，超过a点，应力－应变则不再呈直线关系，即不再符合虎克定律。比例极限的定义在理论上很有意义，它是材料从弹性变形向塑性变形转变的，但很难准确地测定出来，因为从直线向曲线转变的分界点与变形测量仪器的分辨力直接相关，仪器的分辨力越高，对微小变形显示的能力越强，测出的分界点越低，这也是为什麽在最近两版国家标准中取消了这项性能的测定，而用规定塑性（非比例）延伸性能代替的原因。第2阶段：滞弹性阶段（ab）在此阶段，应力－应变出现了非直线关系，其特点是：当力加到b点时然后卸除力，应变仍可回到原点，但不是沿原曲线轨迹回到原点，在不同程度上滞后于应力回到原点，形成一个闭合环，加力和卸力所表现的特性仍为弹性行为，只不过有不同程度的滞后，因此称为滞弹性阶段，这个阶段的过程很短。这个阶段也称理论弹性阶段，当超过b点时，就会产生微塑性应变，可以用加力和卸力形成的闭合环确定此点，当加卸力环第1此形成开环时所对应的点为b点。第3阶段：微塑性应变阶段（bc）是材料在加力过程中屈服前的微塑性变形部分，从微观结构角度讲，就是多晶体材料中处于应力集中的晶粒内部，低能量易动位错的运动。塑性变形量很小，是不可回复的。大小仍与仪器分辨力有关。第4阶段：屈服阶段（cde）这个阶段是金属材料的不连续屈服的阶段，也称间断屈服阶段，其现象是当力加至c点时，突然产生塑性变形，由于试样变形速度非常快，以致试验机夹头的拉伸速度跟不上试样的变形速度，试验力不能完全有效的施加于试样上，在曲线这个阶段上表现出力不同程度的下降，而试样塑性变形急剧增加，直至达到e点结束，当达到c点，在试样的外表面能观察到与试样轴线呈45度的明显的滑移带，这些带称为吕德斯带，开始是在局部位置产生，逐渐扩展至试样整个标距内，宏观上，一条吕德斯带包含大量滑移面，当作用在滑移面上的切应力达到临界值时，位错沿滑移方向运动。在此期间，应力相对稳定，试样不产生应变硬化。C点是拉伸试验的一个重要的性能判据点，de范围内的最低点也是重要的性能判据点，分别称上屈服点和下屈服点。e点是屈服的结束点，所对应的应变是判定板材成型性能的重要指标。第5阶段：塑性应变硬化阶段（ef）屈服阶段结束后，试样在塑性变形下产生应变硬化，在e点应力不断上升，在这个阶段内试样的变形是均匀和连续的，应变硬化效应是由于位错密度增加而引起的，在此过程中，不同方向的滑移系产生交叉滑移，位错大量增殖，位错密度迅速增加，此时必须不断继续施加力，才能使位错继续滑移运动，直至f点。f点通常是应力－应变曲线的最高点（特殊材料除外），此点所对应的应力是重要的性能判据。第6阶段：缩颈变形阶段（fg）力施加至f点时，试验材材料的应变硬化与几何形状导致的软化达到平衡，此时力不再增加，试样最薄弱的截面中心部分开始出现微小空洞，然后扩展连接成小裂纹，试样的受力状态由两向变为三向受力状态。裂纹扩展的同时，在试样表面可看到产生缩颈变形，在拉伸曲线上，从f点到g点力是下降的，但是在试样缩颈处，由于截面积已变小，其真应力要大大高于工程应力。试验达到g点试样完全断裂。从以上典型的拉伸曲线上，可以测定金属材料如下性能：1上屈服强度：（c点）试样发生屈服而力首次下降前的最高应力2下屈服强度：（e点）屈服期间的最低应力，要注意这里要排除初始瞬时效应最低应力点所对应的应力。3抗拉强度：（f点）在最大力点所对应的应力。4屈服点延伸率：（ae）对于呈现明显屈服现象的材料，从屈服开始至均匀硬化开始之间的延伸率。要注意起点和终点的判定。5最大力总延伸率：f点处作一垂线，横座标原点与交点长度对应的伸长率（包括在此条件下的弹性伸长和塑性伸长率）。6最大力塑性延伸率：f点处作一平行于弹性段的直线，横座标原点与交点对应的伸长率。7断裂总延伸率：（g点）断裂时刻的试样总伸长率（包括弹性伸长和塑性伸长率）。拉伸过程中无明显屈服脆性材料（如淬火钢和高强钢）的拉伸曲线：8规定塑性延伸强度Rp：规定塑性延伸率对应的应力，即在代表伸长的横坐标上取规定的伸长量，平行于弹性线段作一直线。在与曲线交点处作一水平线与力轴的交点力值所对应的应力为Rp。一般称平行线法，适用于弹性段为直线的拉伸曲线。对于弹性段不是直线的拉伸曲线，上述方法无法用，此时要用滞后环法或逐步逼近法进行测定。9规定总延伸强度Rt：规定总延伸率对应的应力，即在代表伸长的横坐标上取规定的伸长量，平行于力轴作一直线。在与曲线交点处作一水平线与力轴的交点力值所对应的应力为Rt。关于金属的拉伸试验速率1试验速率的本质2试验速率的方式3试验速率方式的评价分析4拉伸速率对性能的影响5拉伸速率的规定6应力速率与应变速率的转换测定拉伸性能对试样的要求1标距(6.1.1)2平行长度(6.1.2)3过渡半径(6.1.2)4矩形试样宽厚比5试样头部形状6圆形截面比例试样7矩形截面比例试样8扁材、线材试样9直径小于4mm线材试样10管材试样拉伸试验要求1试验力零点设置2试样夹持方法,ISO-10.2条(49)3试验速率的选择及表示控制试验速率的方式试验条件的表示1上屈服强度的测定2下屈服强度的测定ReH:测定力首次下降前最大值。ReL:测定不计初始瞬时效的屈服阶段中力最小值。按照下式计算屈服强度：为提高试验效率，对于明显屈服的材料，如果不需测定屈服点延伸率时，可将上屈服之后延伸率在0.25％范围内的低应力最为下屈服强度。0SFReHeH0SFReLeL确定下屈服强度时，要排除“初始瞬时效应影响”。初始瞬时效应指从上屈服强度向下屈服强度过渡时发生的瞬时效应，与试验机加力系统柔度、试样的柔度、试验速率、试样屈服特性和测力系统惯性守恒等因素相关。把从上屈服强度向下屈服强度过渡期间的第1个下降谷区作为“初始瞬时效应”的影响区。为了避开该区影响，把第1个下降谷值应力（不管它是否为最小）排除不计后，取其之后的最小应力为下屈服强度，上和下屈服强度位置判定的基本原则如下：a)屈服前的第1个峰值应力（第1个极大值应力）判为上屈服强度，不管其后的峰值应力大小。(69-g)b)如呈现两个或两个以上的谷值应力，舍去第1个谷值应力（第1个极小值应力）不计，取其最小者判为下屈服强度。如只呈现1个下降谷，判为下屈服强度。(69-d,e)c)屈服阶段中呈现屈服平台，判为下屈服强度(69-f)；如呈现多个而且后者高于前者的屈服平台，判第1个平台应力为下屈服强度(69-h).d)正确的判定结果应是下屈服强度一定低于上屈服强度(69-g)。应注意以下几点：a）当材料呈现明显屈服时，相关产品标准应规定或说明测定上屈服强度（ReH）或下屈服强度（ReL）或两者。相关产品标无规定时，测定上屈服强度（ReH）和下屈服强度（ReL）；只呈现单一屈服（呈现屈服平台）状态的情况，测定为下屈服强度（ReL）。b）产品标准中要求测定屈服强度，但材料不呈现出明显屈服时，材料不具有可测的上屈服强度（ReH）和（或）下屈服强度（ReL）性能。建议测定规定塑性延伸强度（RP0.2），并注明“无明显屈服”。有可能出现上述情况的材料，建议相关产品标准在规定测定屈服强度时说明当无明显屈服时要测定规定塑性延伸强度（RP0.2）。c）如材料屈服期间力并无下降或保持恒定，而是呈缓慢增加，只要能分辨出力在增加，则判为无明显屈服状态。3规定塑性延伸强度的测定塑性延伸量∆L（偏离弹性点的变形量）塑性延伸率ep(ep＝∆L/Le)规定塑性延伸率ep0.2规定塑性延伸强度Rp0.2＝ep0.2对应的应力（Rp0.2＝Fp/S0）1)常规平行线方法常规平行线方法适用于具有明显弹性直线段的材料。在应力—延伸率曲线图上，在延伸轴上用等于规定塑性延伸率的截距点作平行于弹性直线段的平行线，交曲线于一点，此点对应的力为所求测的规定塑性延伸力，此力除以试样原始横截面积S0便得到规定塑性延伸强度。见标准图3.ep－规定的塑性延伸率2)滞后环方法滞后环方法仅适用于无明显弹性直线段的材料测定，明显弹性直线段不应采用此方法，因为会使测定的规定非比例延伸强度偏高，原因在于滞后环方法是以首次施力线和卸力线斜率的近似平均斜率作为参照斜率，而这一平均斜率总是比首次施力的直线斜率小。采用滞后环法时，对试样连续施力，同时记录力—延伸曲线或采集力—延伸数据，施力到超过预期的规定非比例延伸强度点后卸力至已达到的力的10%左右，接着再施力直至进入力—延伸曲线的包迹线范围。在正常的情况下，会在施力线与再卸力线构成一个完整的滞后环，通过滞环的两端点划一直线，然后经过延伸轴上与曲线原点的距离等εPLe的点作平行于这一直线的平行线，平行线与力—延伸曲线的交点给出了规定塑性延伸强度的力FP。此力除以试样原始横截面积即得到规定非比例延伸强度。曲线原点修正见图6，降力开始点稍高于规定的Rp即可，否则会降低由滞后环确定的斜率。3)逐步逼近方法ISO6892第13条的注。逐步逼近方法既适用具有弹性直线段材料，也适用于无明显弹性直线段材料测定规定塑性延伸强度。此方法是建立在“表观比例极限不低于规定塑性延伸强度RP0.2的一半”的假定，这一假定对于常见的金属材料基本