1、金屬材料拉伸實驗金屬材料拉伸實驗 按國家標準執行按國家標準執行東南大學力學實驗中心東南大學力學實驗中心主講教師主講教師 胥明胥明lGB/T 228-87 金屬材料室溫金屬材料室溫 拉伸試驗方法拉伸試驗方法 l GB/T 228-2002 金屬材料室溫金屬材料室溫 拉伸試驗方拉伸試驗方法法GB/ T 228 - 2002 GB 228 - 87 性能名稱性能名稱符號符號 性能名稱性能名稱符號符號 -屈服點屈服點 s 上屈服強度上屈服強度R eH上屈服點上屈服點sU下屈服強度下屈服強度ReL下屈服點下屈服點sL規定非比例延伸強度規定非比例延伸強度Rp規定非比例伸長應力規定非比例伸長應力 p抗拉強度

2、抗拉強度R m抗拉強度抗拉強度b最大力總伸長率最大力總伸長率A gt最大力下總伸長率最大力下總伸長率gt最大力非比例伸長率最大力非比例伸長率A g最大力下非比例伸長率最大力下非比例伸長率g斷裂總伸長率斷裂總伸長率A t-斷后伸長率斷后伸長率A斷后伸長率斷后伸長率斷面收縮率斷面收縮率 Z斷面收縮率斷面收縮率 GB/ T228 -2002GB228 -87A5A 11. 310A xmmxmm項目名稱項目名稱GB/T228-2002結果數值修結果數值修約間隔約間隔GB228-87 范圍范圍結果數值修約間隔結果數值修約間隔屈服點延伸率屈服點延伸率0.05%0.05%-0.1%0.1%最大力總伸長率最

3、大力總伸長率最大力非比例伸長率最大力非比例伸長率斷裂總伸長率斷裂總伸長率斷后伸長率斷后伸長率0.5%0.5%10%10%0.5%0.5%10%10%1%1%斷面收縮率斷面收縮率試樣的橫截面形狀和尺寸試樣的橫截面形狀和尺寸l相關產品標準或協議根據產品的形狀和尺寸,可按標準中附錄AD所規定試樣的形狀和尺寸。l特殊產品可以規定其它不同的試樣。試樣橫截面的形狀一般可為圓形、矩形、弧形和環形圓形、矩形、弧形和環形,特殊情況可以為其它形狀。標準中的附錄AD按照產品的形狀規定了主要的試樣類型。l試樣標距分為比例標距比例標距和非比例標距非比例標距兩種,因而有比例試樣和非比例試樣之分。l凡試樣標距與試樣原始橫截

4、面積有以下關系的,稱為比例標距,試樣稱為比例試樣下:l(1)l式中式中k 比例系數比例系數 5.65 l So 原始橫截面積原始橫截面積00Lk Sl非比例標距非比例標距(也稱定標距也稱定標距) 與試樣原始橫與試樣原始橫截面積不存在式截面積不存在式(1) 的關系。的關系。l如果采用比例試樣如果采用比例試樣,應采用比例系數應采用比例系數lk = 5. 65 的值的值,因為此值為國際通用因為此值為國際通用,除非除非采用此比例系數時不滿足最小標距采用此比例系數時不滿足最小標距15mm 的要求。的要求。l在必須采用其他比例系數的情況下在必須采用其他比例系數的情況下, lk = 11. 3 的值為優先采

5、用。的值為優先采用。l產品標準或協議可以規定采用非比例標產品標準或協議可以規定采用非比例標距。距。l不同的標距對試樣的斷后伸長率的測定不同的標距對試樣的斷后伸長率的測定影響明顯。影響明顯。 l試驗機應符合試驗機應符合GB/ T16825 - 1997 規定的準規定的準確度級確度級,并按照該標準要求檢驗。并按照該標準要求檢驗。l測定各強度性能均應采用測定各強度性能均應采用1 級或優于級或優于1 級準級準確度的試驗機。確度的試驗機。l引伸計是測延伸用的儀器。應把引伸計看引伸計是測延伸用的儀器。應把引伸計看成是一個測量系統成是一個測量系統(包括位移傳感器、記錄包括位移傳感器、記錄器和顯示器器和顯示器

6、) 。引伸計應符合。引伸計應符合GB/ T12160 - 2002 規定的準確度級規定的準確度級,并按照該標準要求定并按照該標準要求定期進行檢驗。期進行檢驗。 對對試驗機和引伸計的要求試驗機和引伸計的要求1 測量的準確度要求測量的準確度要求要求測量出最小原始橫截面積要求測量出最小原始橫截面積( So ) 。以實測的橫以實測的橫截面尺寸計算試樣原始橫截面積截面尺寸計算試樣原始橫截面積。除非相關產品。除非相關產品標準或協議另有規定標準或協議另有規定,采用標稱橫截面積。測量準采用標稱橫截面積。測量準確度要求確度要求:薄板和薄帶用矩形試樣薄板和薄帶用矩形試樣: 橫截面積準確度橫截面積準確度2 %不經機

7、加工試樣不經機加工試樣:橫截面積準確度橫截面積準確度1 %機加工圓形和矩形試樣機加工圓形和矩形試樣:每個橫截面尺寸準確度每個橫截面尺寸準確度0. 5 %機加工弧形試樣和環形試樣機加工弧形試樣和環形試樣(圓管段試樣圓管段試樣) :橫截面橫截面積準確度積準確度1 % l3測量部位和方法測量部位和方法l(1) 對于圓形橫截面的試樣對于圓形橫截面的試樣,在其在其標距的兩端及中間三處橫截面上標距的兩端及中間三處橫截面上相互垂直的兩個方向測量直徑相互垂直的兩個方向測量直徑,取取其平均直徑計算面積其平均直徑計算面積,取取三處測得三處測得的最小值的最小值為試樣的原始橫截面積為試樣的原始橫截面積l(2) 對于矩

8、形和弧形橫截面試樣對于矩形和弧形橫截面試樣,在其在其標距的兩端及中間三處橫截面上測量標距的兩端及中間三處橫截面上測量厚度厚度(或壁厚或壁厚) 和寬度和寬度,取取三處測得的最三處測得的最小橫截面積小橫截面積為試樣的原始橫截面積。為試樣的原始橫截面積。l(3) 對于環形橫截面試樣對于環形橫截面試樣(圓管段試圓管段試樣樣) ,在其一端相互垂直的方向測量外在其一端相互垂直的方向測量外直徑和四處的壁厚直徑和四處的壁厚,以平均外徑和平均以平均外徑和平均壁厚計算的橫截面積為試樣的原始橫壁厚計算的橫截面積為試樣的原始橫截面積截面積 。l5原始橫截面積的計算值原始橫截面積的計算值l因為原始橫截面積數值是中間數據

9、因為原始橫截面積數值是中間數據,不是不是試驗結果數據試驗結果數據,所以所以,如果必須要計算出原如果必須要計算出原始橫截面積的值時始橫截面積的值時,其值至少保留其值至少保留4 位有位有效數字效數字。計算時計算時,常數常數應至少取應至少取4 位有效位有效數字。數字。l 原始標距的標記原始標距的標記l試樣比例標距的計算值應試樣比例標距的計算值應修約到最接近修約到最接近5mm的倍數的倍數,中間數值向較大一方修約。中間數值向較大一方修約。標記原始標距的準確度應在標記原始標距的準確度應在1 %以內以內。由于標記試樣標距裝置的檢驗尚無相應由于標記試樣標距裝置的檢驗尚無相應標準標準,因此因此,建議試驗室應自行

10、檢查其準建議試驗室應自行檢查其準確度。可以用小沖點、細劃線或細墨線確度。可以用小沖點、細劃線或細墨線做標記做標記,標記應清晰標記應清晰,試驗后能分辨試驗后能分辨,不影不影響性能的測定。響性能的測定。對于帶頭試樣對于帶頭試樣,原始標原始標距應在平行長度的居中位置上標出距應在平行長度的居中位置上標出。l(1) 圖解方法圖解方法(包括自動方法包括自動方法) l引伸計標距應引伸計標距應1/ 2 L o 。引伸計和試驗機。引伸計和試驗機應不劣于應不劣于1 級準確度。試驗速率按級準確度。試驗速率按13. 1 和和13. 2 的要求。記錄力的要求。記錄力-延伸曲線或力延伸曲線或力-位移位移曲線曲線,或采集力

11、或采集力-延伸延伸(位移位移) 數據數據,直至超過直至超過屈服階段。按照定義在曲線上判定上屈服屈服階段。按照定義在曲線上判定上屈服力和下屈服力的位置點力和下屈服力的位置點,判定下屈服力時判定下屈服力時要排除要排除初始瞬時效應初始瞬時效應的影響。的影響。 l屈服前的第一個峰值力屈服前的第一個峰值力(第一個第一個極大力極大力) 判為上屈服力判為上屈服力,不管其后不管其后的峰值力比它大或小。的峰值力比它大或小。 l屈服階段中如呈現兩個或兩個以上的屈服階段中如呈現兩個或兩個以上的谷值力谷值力,舍去第一個谷值力舍去第一個谷值力(第一個極小值第一個極小值力力) ,取其余谷值力中之最小者判為下屈取其余谷值力

12、中之最小者判為下屈服力。如只呈現一個下降谷值力服力。如只呈現一個下降谷值力,此谷值此谷值力判為下屈服力。力判為下屈服力。l屈服階段中呈現屈服平臺屈服階段中呈現屈服平臺,平臺力平臺力判為下屈服力。如呈現多個而且后判為下屈服力。如呈現多個而且后者高于前者的屈服平臺者高于前者的屈服平臺,判第一個平判第一個平臺力為下屈服力。臺力為下屈服力。 l正確的判定結果應是下屈服力必正確的判定結果應是下屈服力必定低于上屈服力。定低于上屈服力。l(1) 常規平行線方法常規平行線方法此方法僅適用于具此方法僅適用于具有彈性直線段的材料測定有彈性直線段的材料測定Rp ,使用的試驗使用的試驗機和引伸計均應不劣于機和引伸計均

13、應不劣于1 級準確度級準確度,引伸計引伸計標距標距 1/ 2 L o ,試驗時彈性應力速率按標試驗時彈性應力速率按標準中的表準中的表4 要求要求,在進入塑性范圍和直至在進入塑性范圍和直至Fp 應變速率不超過應變速率不超過0. 002 5/ s。試驗時。試驗時,記錄記錄力力-延伸曲線或采集力延伸曲線或采集力-延伸數據延伸數據,直至超過直至超過Rp對應的力對應的力Fp 。在記錄得到的曲線圖上。在記錄得到的曲線圖上圖解確定規定非比例延伸力圖解確定規定非比例延伸力Fp ,進而計算進而計算Rp 。 l(1) 圖解方法圖解方法(包括自動方法包括自動方法) 圖解圖解方法要求試驗機不劣于方法要求試驗機不劣于1

14、 級準確度級準確度,引伸計為不劣于引伸計為不劣于2 級準確度級準確度,引伸計引伸計標距不小于試樣標距的一半標距不小于試樣標距的一半,試驗時試驗時的應變速率不超過的應變速率不超過0. 008/ s (相當于相當于兩夾頭分離速率兩夾頭分離速率0. 48 L c/ min) 。l試驗時試驗時,記錄力記錄力-延伸曲線或力延伸曲線或力-位移曲線位移曲線或采集相應的數據。在記錄得到的曲線或采集相應的數據。在記錄得到的曲線圖上按定義判定最大力圖上按定義判定最大力。l對于連續屈服類型對于連續屈服類型,試驗過程中的最大力試驗過程中的最大力判為最大力判為最大力Fm ;l對于不連續屈服類型對于不連續屈服類型,過了屈

15、服階段之后過了屈服階段之后的最大力判為最大力的最大力判為最大力Fm ,由最大力計算由最大力計算抗拉強度抗拉強度Rm 。 不連續屈服類型不連續屈服類型連續屈服類型連續屈服類型l(1) 人工方法試驗前在試樣平行長度人工方法試驗前在試樣平行長度上標記出原始標距上標記出原始標距(誤差誤差1 %) 和標和標距內等分格標記距內等分格標記(一般標記一般標記10 個等分個等分格格) 。試驗拉斷后。試驗拉斷后,將試樣的斷裂處對接將試樣的斷裂處對接在一起在一起,使其軸線處于同一直線上使其軸線處于同一直線上,通過通過施加適當的壓力以使對接嚴密。用分施加適當的壓力以使對接嚴密。用分辨力不劣于辨力不劣于0. 1mm 的

16、量具測量斷后標的量具測量斷后標距距,準確到準確到0. 25mm 以內。以內。l建議建議:斷后標距的測量應讀到所用量具斷后標距的測量應讀到所用量具的分辨力的分辨力,數據不進行修約數據不進行修約,然后計算斷然后計算斷后伸長率。后伸長率。 l如果試樣斷在標距中間如果試樣斷在標距中間1/ 3 L o 范范圍內圍內,則直接測量兩標點間的長度則直接測量兩標點間的長度; l如果斷在標距內如果斷在標距內,但超出中間但超出中間1/ 3 L o 范圍范圍,可以采用移位方法可以采用移位方法(見標準中附見標準中附錄錄F)測定斷后標距。測定斷后標距。 l如果斷在標距外如果斷在標距外,而且斷后伸長而且斷后伸長率未達到規定

17、最小值率未達到規定最小值,則結果無則結果無效效,需用同樣的試樣重新試驗。需用同樣的試樣重新試驗。 l(2) 圖解方法圖解方法(包括自動方法包括自動方法) 用引伸計系統用引伸計系統記錄力記錄力-延伸曲線延伸曲線,或采集力或采集力-延伸數據延伸數據,直至試直至試樣斷裂。樣斷裂。讀取或判讀斷裂點的總延伸讀取或判讀斷裂點的總延伸,扣除彈扣除彈性延伸部分后得到的非比例延伸作為斷后伸性延伸部分后得到的非比例延伸作為斷后伸長。長。扣除的方法是扣除的方法是,過斷裂點作平行于曲線的過斷裂點作平行于曲線的彈性直線段的彈性直線段的平行線交于延伸軸平行線交于延伸軸,交點即確定交點即確定了非比例延伸了非比例延伸,見標準

18、中的圖見標準中的圖1。l引伸計的標距應等于試樣的原始標距引伸計的標距應等于試樣的原始標距,可以不可以不在試樣上標出原始標距在試樣上標出原始標距(但建議標出但建議標出) 。l建議建議,當斷后伸長率當斷后伸長率 5 %時時,使用不劣于使用不劣于1 級級引伸計引伸計; 5 %時時,使用不劣于使用不劣于2 級引伸計。級引伸計。 AgAAgtAt圖1l最大力總伸長率最大力總伸長率Agt和和l最大力非比例伸長率最大力非比例伸長率Ag 的測定的測定ll(1) 圖解方法圖解方法(包括自動方法包括自動方法) 引伸計標距應等于或引伸計標距應等于或近似等于試樣標距。近似等于試樣標距。l建議建議,當最大力總延伸率當最

19、大力總延伸率 5 %時時,使用不劣于使用不劣于1 級引級引伸計伸計; 5 %時時,使用不劣于使用不劣于2 級引伸計。試驗時紀錄級引伸計。試驗時紀錄力延伸曲線或采集力延伸數據力延伸曲線或采集力延伸數據,直至超過最大力直至超過最大力點。取最大力點的總延伸計算點。取最大力點的總延伸計算A gt 。l從最大力總延伸中扣除彈性延伸部分得到非比例延從最大力總延伸中扣除彈性延伸部分得到非比例延伸伸,扣除的方法見標準中的圖扣除的方法見標準中的圖1 所示。用得到的非比所示。用得到的非比例延伸計算例延伸計算A g 。當曲線在最大力呈現一平臺時。當曲線在最大力呈現一平臺時,應應以平臺的中點作為最大力點以平臺的中點作

20、為最大力點,見標準中的圖見標準中的圖1。AgAAgtAtAgA20%39.4%計算實例計算實例600MPa400MPa彈性模量200GPa0.3%0.2%Ag=19.7%修約后20%A=39.2%修約后39%l1 圓形橫截面試樣斷面收縮率的測定圓形橫截面試樣斷面收縮率的測定l圓形橫截面試樣拉斷后縮頸處最小橫截面圓形橫截面試樣拉斷后縮頸處最小橫截面并不一定為圓形橫截面形狀并不一定為圓形橫截面形狀,但測定的方但測定的方法基礎是建立在假定為圓形橫截面形狀上。法基礎是建立在假定為圓形橫截面形狀上。這樣這樣,以測定試樣原始橫截面積與斷裂后以測定試樣原始橫截面積與斷裂后縮頸處最小橫截面積之差與原始橫截面積

21、縮頸處最小橫截面積之差與原始橫截面積之比計算斷面收縮之比計算斷面收縮率。率。l可以采用式可以采用式(6) 直接計算斷面收縮率直接計算斷面收縮率Z 21100%udZdl斷后最小橫截面積的測定應準確到斷后最小橫截面積的測定應準確到2 %以內。建議按標準中表以內。建議按標準中表3 的要求選用量的要求選用量具。在縮頸最小處兩個相互垂直方向上具。在縮頸最小處兩個相互垂直方向上測量直徑測量直徑,取其平均值計算橫截面積取其平均值計算橫截面積,必要必要時時,將斷裂部分在斷裂處對接在一起后進將斷裂部分在斷裂處對接在一起后進行測量。行測量。 l2 矩形橫截面試樣斷面收縮率的測定矩形橫截面試樣斷面收縮率的測定l按定義測定按定義測定,但測定試樣斷后最小橫截面積的但