金屬材料薄板和薄帶塑性應變比（r值）的測定目 次前 言 II范圍 1規范性引用文件 1術語和定義 1符號和說明 2原理 4試驗設備 5試樣 5試驗程序 6附加性試驗結果 10試驗報告 11附錄A（資料性）r值測定誤差的追溯方法 12附錄B（資料性）本文件與ISO10113:2020技術差異及原因一覽表 20IPAGEPAGE11PAGEPAGE10金屬材料薄板和薄帶塑性應變比（r值）的測定范圍本文件規定了一種測定金屬薄板和薄帶塑性應變比的方法。規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T228.1金屬材料拉伸試驗第1部分：室溫試驗方法（GB/T228.1-2021，ISO6892-1:2019，MOD）GB/T12160單軸試驗用引伸計系統的標定（GB/T12160-2019，ISO9513:2012，IDT）GB/T8170 數值修約規則與極限數值的表示和判定術語和定義GB/T228.1-2021中界定的以及下列術語和定義適用于本文件。3.1塑性應變比plasticstrainratior（1：p_brp_a式中

………………(1)—厚度方向真實塑性應變；—寬度方向真實塑性應變。注1：以上單應變點的表達式僅適用于均勻塑性應變范圍的情況。注2：因為測量長度的變化量比厚度的變化量更容易、更精確，如果材料的塑性伸長未超過最大力對應的塑性伸長Ag，由體積不變原理推導出的下列關系式可用于計算塑性應變比r值。n1r b0 ln

L0b0L1b1

………………(2)應協商測量方法。r（工程變水平，例如：4520（1。3.2塑性應變比加權平均值weightedaverageplasticstrainratiorrx/y值和公式（3）r值應采用相同的測定方式以及相同的（工程）y或（工程）塑性應變范圍α-β測得。r=r0/y+r90/y+2r45/y4

………………(3)注：對某些材料也可采用其他的取樣方向，此時應采用不同于公式（3）的計算公式。3.3塑性應變比各向異性度degreeofplanaranisotropyΔrrx/y值和公式（4）計算Δrr值應采用相同的測定方式以及相同的（工程）y或（工程）塑性應變范圍α-β測得。0/y 90/y 45/Δr=10/y 90/y 45/

………………(4)注：對某些材料也可采用其他的取樣方向，此時應采用不同于公式（4）的計算公式。3.4泊松比Poisonsratoυ試樣寬度方向彈性應變與長度方向彈性應變的比值。符號和說明本文件使用的符號及其說明見表1。表1符號、說明、定義和單位符號說明單位a0試樣原始厚度mma1試樣進行約定應變并卸載后的厚度mmAg最大力對應的塑性應變百分比%b0試樣標距內原始寬度的平均值mmb1試樣進行約定應變并卸載后的平均寬度mmb采用寬度引伸計測得的瞬時寬度縮小量mmepy工程（epy=工程塑性應變a，該值應該處于單根測試曲線的加工硬化區間內（小于或等于Ag）%epp工程（==百分比表示的塑性應變上限b）值應該處于單根測試曲線的加工硬化區間內（Ag）%ep_b測試時試樣寬度方向的瞬時（工程）塑性應變%ep_l測試時試樣長度方向的瞬時（工程）塑性應變%p_a厚度方向真實塑性應變—p_b寬度方向真實塑性應變—p_l長度方向真實塑性應變—F力NL0原始標距mmL1試樣進行約定應變并卸載后的標距長度mmL加載情況下，引伸計原始標距的瞬時延伸量mmLe引伸計原始標距mmmE工程應力應變曲線彈性部分的斜率MPamr寬度方向真實塑性應變與長度方向真實塑性應變關系曲線的線性回歸斜率—r塑性應變比—rrx/y加權平均值c—rx/y塑性應變比各向異性度—rxy所表示的塑性應變比（xy的單位為%）—rx/α－β采用指定方向xepep所表示的塑性應變比（x為相對于軋制方向的夾角，單位為度，α和β的單位為%）—Rm抗拉強度MPaS0試樣平行段的原始截面積mm2Si瞬時截面積mm2υ泊松比—表1符號、說明、定義和單位（續）符號說明單位α,β,x,y下標變量—注1：在某些文獻中可能會出現其他的符號。注2：1MPa=1N/mm2abc通常該值在產品標準中規定。在一些國家，用rm而不是r來表示塑性應變比加權平均值。原理塑性應變比r值通常用來對材料進行表征和評價，也可用作成型過程的數值模擬。為了測定塑性應變比，需要將試樣拉伸至一個約定的(工程)塑性應變水平，然后根據卸載后或扣r值。然而，測定試樣長度的變化比厚度的變化要更簡，r（5。注：在自動方式下是否扣除彈性變形，取決于扣除后的結果能否與人工測量結果保持一致。 + + =0 ………………(5)p_a

p_b

p_l式中p_a—厚度方向真實塑性應變ε

a1p_a=lnap_b—寬度方向真實塑性應變ε

0=lnp_b b0

lnL1p_l

p_l0LAgLAgr值的測定結果偏高，尤其當橫向引伸計僅裝夾在試樣原始標距的中間區域時，這種偏差更加明顯。此時，推薦采用如下兩種處理方式：橫向引伸計最好能在多個點位測量試樣寬度方向的瞬時減少值，并且測點要覆蓋整個（縱向）標距長度。b0。試樣相對于軋制方向的取樣方向以及測定r值所約定的（工程）塑性應變水平由相關產品標準規定。當r1（b>a，見圖r1時，材料厚度方向比寬度方向發生更大的變形（b<a，見圖1；當r＝1時，材料厚度方向與（b＝a，見圖1。說明：（b＝a]；a—隨著塑性延伸的增加。圖1不同r值所對應的橫截面變化示意圖試驗設備GB/T228.1對設備的要求。對于人工測量方式（見8.2節，那些測量試樣原始標距長度以及發生塑性變形并卸載后的標距0.2見8.3GT121011級。0.005mm。注：在計量檢定和日常工作中，應按要求嚴格核查縱向引伸計標距Le的準確性。見8.4節GT121011級。那些測量試樣原始寬度的裝置，其準確度應不低于±0.1％。注：當引伸計的標距較長以及延伸量較大時，1級引伸計的測量誤差可能超出±0.01mm。GB/T228.1的規定執行。試樣應按照相關產品標準要求取樣，如果產品標準沒有規定，按照有關各方的協議取樣。GB/T228.12021附E0.1%。GB/T228.1-2021E中所列各類試樣在標距內產生均勻的形變，應確保試樣的平行段長度≥L2b。注：如果試樣的平行長度無法滿足該規定，宜采用多線測量方式的橫向引伸計。除非另有規定，試樣厚度為測試板材的厚度。試樣平行段內不得存在表面缺陷（劃痕等。試驗程序試驗一般在10°C35°C室溫下進行。當要求在控溫條件下進行試驗時，溫度應控制在(23±5)°C。r值評估區間內，試樣平行段的應變速率應保持恒定，相對誤差小于20％，且不應超過0.008/s0.2r值進行測定。注：有涂鍍層的材料（例如鍍鋅或有機涂層）測得的r值可能不同于沒有涂鍍層的基體材料。見圖21—橫向彎曲。

圖2試樣橫截面橫向彎曲示意圖rA中列舉了這些調查方法。不使用任何引伸計（人工方式）通則本方式既不使用縱向引伸計，也不使用橫向引伸計來測量試樣變形前后的尺寸變化。測試試樣原始標距L0可采用細線刻畫的方式進行標記，刻畫線的準確度應優于±1％，標距測量的準確度應不低于0.2％。如果能夠確保刻畫線的準確度優于±0.2％，則不必測量每根試樣的原始標距長度。注：對每根試樣的原始標距L0進行測量，可以進一步提高r值人工測定的準確性。試樣原始寬度測量的準確度應不低于±0.005mm，應在標距內至少等間隔測量三點，其中在標距兩端應各進行一次測量，這些寬度測量值的平均值用于計算塑性應變比。將試樣裝夾在試驗機上，加載至約定應變水平，然后卸載。注：本方式無需在試驗前施加預載荷。L0b0L1和b1。數據評估根據公式（6）計算每根試樣的（工程）塑性應變根據公式（7）r

ep_l

(L1-L0)100%L0

………………(6)lnb1r b0 ln僅使用縱向引伸計（半自動方式）通則

L0b0L1b1

………………(7)本方式需使用一支縱向引伸計，同時結合人工對試樣寬度進行測量。測試試樣原始寬度測量的準確度應不低于±0.005mm，應在標距內至少等間隔測量三點，其中在標距兩端應各進行一次測量，這些寬度測量值的平均值用于計算塑性應變比。將試樣裝夾在試驗機上，加載至約定應變水平，然后卸載。b0b1。本方式僅在均勻塑性變形的情況下有效。為確保試樣和夾具裝置的對中性，系統可施加一個小的預載荷，該載荷不應超過材料預期屈服強度對應值的5％。施加預載荷后需對引伸計信號清零。數據評估根據公式（8）計算每根試樣的（工程）塑性應變根據公式（9）r

ep_l

L-Le

FS0mE

100%

………………(8)lnb1r

………………(9)-ln1ep_l100%

-ln(b1)b0同時使用縱向和橫向引伸計（自動方式）通則本方式需同時使用一支縱向引伸計和一支橫向引伸計。測試通常，可以在一個標準拉伸試驗中利用本方式同時測定r值和其他的拉伸性能。此時，試樣往往被持續拉伸至Ag或斷裂。本方式允許用戶在幾個不同的應變水平測定多個單點r值，也允許用戶在試驗的某個應變區間測定(區間)回歸r值。如果材料呈現不均勻的變形行為（如某些材料呈現出的Portevin-LeChatelier鋸齒屈服效應，見8.4.3.4節r0.1％，應在標距內至少等間隔測量三點，其中在標距兩端應各進行一次測量，這些寬度測量值的平均值用于計算塑性應變比。試驗根據GB/T228.1的規定執行，同時需另外配置一支橫向引伸計來測量試樣寬度的變化。為確保試樣和夾具裝置的對中性，系統可以施加一個小的預載荷，該載荷不應超過材料預期屈服強度對應值的5％。施加預載荷后需對長度和寬度引伸計信號清零。注：如果試樣縱軸與加載系統縱軸存在偏轉，而引伸計無法對此進行修正，可能導致r值存在被高估的風險。數據評估Rm的速率之后進行。rRm的速率之后進行。r值的評估不應在Ag之后進行。可采用單（應變）點法和（區間）r值。如果材料呈現不均勻的變形行為（Portevin-LeChatelier鋸齒屈服效應），8.4.3.4節所列的回歸方法r值。但對于具有相變行為的材料，不得使用該回歸方法。單（應變）點法可根據是否扣除彈性應變分為單點方法A和單點方法B。A（扣除彈性應變）長度方向真實塑性應變應采用公式（10）計算：p_l

ln(LLe

F S0mE

………………(10)寬度方向真實塑性應變應采用公式（11）計算： ln(b0-b

F)

………………(11)bp_bb0式中υ為泊松比(鋼取0.3，鋁取0.33)。

S0mE長度方向（工程）塑性應變根據公式（8）計算。注：應該根據公式（12）來近似算出一個更加精確的瞬時橫截面積Si，而不是直接采用原始橫截面積S0來計算長度方向的真實塑性應變以及(工程)ep_lSiS0計算的結果沒有顯著差異。因此，在公式（、公式（1、公式（）S0。Si=S0×

0L0

………………(12)對于每個單應變點上的一組數據（該組數據包括載荷、延伸和瞬時寬度減少值，可以采用公式10（和公式13rr -_b (p_bp_l)

………………(13)1：可根據公式（8）算出長度方向（工程）r（見附AA.4）注2：采用單點方法后，可以利用連續的數據點展現出r值的明顯變化，這將有利于8.4.3.4中的回歸方法的使用。單點方法B（不扣除彈性應變）本方法是在加載條件下，采用長度方向和寬度方向的總應變來計算r值，未將彈性應變從總應變中扣除。此時，長度方向真實應變采用公式（14）計算： ln(L)

………………(14)Lp_lLe寬度方向真實應變采用公式（15）計算： ln(b0-b)

………………(15)bp_bb0（14、公式（15）和公式（16）r值。r _b(p_bp_l)

………………(16)（1（1（1bp_l特指為長度方向真實應變。回歸方法本方法基于一個約定區間內的數據以及試樣的原始尺寸來計算出可靠的r值。p_按照公和公分別計算出 和p_3mr應為

r1

。r值計算應采（17：

r

mr1

………………(17)說明：X軸－長度方向真實塑性應變； Y軸－寬度方向真實塑性應變；–下限:8%(工程)0.077真實塑性應變；–上限:12%(工程)0.113真實塑性應變；–原點；4–在上下限范圍做過原點的線性回歸：p_b=mr×p_l，mr=-0.39833，r8-12=0.662。注1：上/下限采用(工程)塑性應變表示，X軸表示長度方向的真實塑性應變注2:不過原點的線性回歸，能得到較符合實際的r值[1，2]。圖3寬度方向真實塑性應變與長度方向真實塑性應變之間的關系r（尤其是對那些呈現不均勻形變行為的材料而言rrr值－長度方向（工程）9附加性試驗結果0459°夾角34）分別計算塑性應變比加權平均值以及塑性應變比各項異性度Δr。如果需要進行此類計算，則每件試r值的測定方式應保持一致（（工程）塑性應變或（工程））當采用了不同于公式（3）和公式（4）的計算方法時，應在報告中注明。10試驗報告試驗報告應包括以下內容：本文件的編號；試樣的標識；；評估方法；試樣類型；相對于軋制方向的試樣取向；測定/r值時所對應的（工程）塑性應變或區間，例如：r510 （4工程）10A；r581245工程）8%12；GB/T81700.05；計算和Δr時，所采用的不同于公式（3）和公式（4）的計算公式。PAGEPAGE12PAGEPAGE13附錄A（資料性）r值測定誤差的追溯方法通則本附錄旨在描述和分析r值的測定誤差，而r值的測定對許多參數極為敏感，這些參數可能包括：不同的測定方式和評估方法；試樣與加載鏈的對中性；試樣制備（例如試樣表面和邊緣質量）；試樣寬度方向的“真實”變形與引伸計測得數值之間的差異；；引伸計刀口與試樣表面的相對滑動；寬度測量裝置的裝夾效應（A.2）；實驗室的條件（震動或溫度波動）；試樣的非均勻變形（Portevin-LeChatelier鋸齒屈服效應）。裝夾（不良）效應和顯示指南裝夾(不良)效應通常發生在測試初始階段，將導致引伸計信號顯示出一些人為的正向/負向應變，但這些信號并不是試樣變形的真實反映。導致裝夾(不良)效應的原因包括：試樣自身存在彎、扭、弓形等異常或設備加載鏈的對中性不良。下面介紹如何才能將這些效應顯現出來，它是基于材料在彈性變形期間不會發生塑性變形的一種（工程8.3.3（工程）塑性應變的公式（8）可知，寬度方向的（工程）塑性應變可根據公式A.1計算：ep_b

-bb0

FS0mE

100%

………………(A.1)根據結果可繪制出長度方向及寬度方向的（工程）A.1A.2A.3。長度方向和寬度方向的（工程）塑性應變的圖形在比例極限之前都應該是一條應變值為“0”的垂線。當裝夾不良效應發生時，長度方向或者寬度方向的（工程）塑性應變將會明顯偏離數值“0”。采用這種圖示法后，對裝夾效應的直觀探察成為可能。在圖A.1、圖A.2和圖A.3中分別描述了三種不同情況。說明：X軸－（工程）塑性應變，用％表示； Y軸－應力，用MPa表示；1–長度方向（工程）塑性應變ep_l； 2–寬度方向（工程）塑性應變ep_b注：未觀察到裝夾不良效應。圖A.1（工程Y（0的垂線圖A.2和圖A.3所顯示的裝夾效應可能造成（工程）塑性應變的偏離，進而導致r值偏高或偏低。說明：X軸－（工程）塑性應變，用％表示； Y軸－應力，用MPa表示；1–長度方向（工程）塑性應變ep_l； 2–寬度方向（工程）塑性應變ep_b圖A.2寬度方向（工程）塑性應變與Y軸（應變值為“0”）存在負向偏離，表明寬度的變化被人為放大了（這將導致r值偏高）說明：X軸－（工程）塑性應變，用％表示； Y軸－應力，用MPa表示；–長度方向（工程）ep_l–寬度方向（工程）ep_b圖A.3寬度方向（工程）塑性應變與Y軸（應變值為“0”）存在正向偏離，表明寬度的變化被人為縮小了（這將導致r值偏低）A.4A.5A.6A.1A.2A.3r0.6。說明：X軸－（工程）塑性應變，用％表示； Y1軸－應力，用MPa表示；Y2軸－瞬時r值；1－應力-長度方向（工程）塑性應變曲線；2－瞬時r值-長度方向（工程）塑性應變曲線；3－下限：長度方向(工程)塑性應變取值2％；4－上限：長度方向(工程)塑性應變取值20％；5r值的區間回歸結果（2％～2％時，2-20＝0.0。圖A.4根據圖A.1的數據繪制的r值與長度方向（工程）塑性應變關系曲線（假定r值恒定為0.6）說明：X軸－（工程）塑性應變，用％表示； Y1軸－應力，用MPa表示；Y2軸－瞬時r值；1－應力-長度方向（工程）塑性應變曲線；2－瞬時r值-長度方向（工程）塑性應變曲線；3－下限：長度方向(工程)塑性應變取值2％；4－上限：長度方向(工程)塑性應變取值20％；－r值的區間回歸結果（2％～2％時，2-20＝0.5。圖A.5根據圖A.2的數據繪制的r值與長度方向（工程）塑性應變關系曲線（假定r值恒定為0.6）說明：X軸－（工程）塑性應變，用％表示； Y1軸－應力，用MPa表示；Y2軸－瞬時r值；1－應力-長度方向（工程）塑性應變曲線；2－瞬時r值-長度方向（工程）塑性應變曲線；3－下限：長度方向(工程)塑性應變取值2％；4－上限：長度方向(工程)塑性應變取值20％；5r值的區間回歸結果（2％～2％時，2-20＝0.5。圖A.6根據圖A.3的數據繪制的r值與長度方向（工程）塑性應變關系曲線（假定r值恒定為0.6）自動核查的實施（工程（不良RP0.265（工程）Y軸（應變值為“0”）的曲線即將超出用戶所設定的一個合適的公差范圍，系統將暫停或終止試驗。（工程在下面的圖例中，使用的判據如下：彈性變形終點：RP