金属材料室温拉伸试验方法2011版讲

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1、 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

2、 ： 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 ISO689209技 术 说 明 第 二 部 分 GB/T228 与 GB/T22802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

3、 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n 本 标 准 定 义 了 12种 可 测

4、拉 伸 性 能 ， 这 些 性 能 是 ： 强 度 性 能 ：n 上 屈 服 强 度 （ ReH）n 下 屈 服 强 度 （ ReL） n 规 定 塑 性 延 伸 强 度 （ RP）n 规 定 总 延 伸 强 度 （ Rt）n 规 定 残 余 延 伸 强 度 （ Rr）n 抗 拉 强 度 （ Rm） 塑 性 性 能n 屈 服 点 延 伸 率 （ Ae）n 最 大 力 总 延 伸 率 （ Agt）n 最 大 力 塑 性 延 伸 率 （ Ag）n 断 裂 总 延 伸 率 （ At） n 断 后 伸 长 率 （ A） (无 缩 颈 塑 性 伸 长 率 AWn)n 断 面 收 缩 率 （ Z） 金 属

5、 材 料 典 型 拉 伸 曲 线 金 属 拉 伸 曲 线 分 析 金 属 拉 伸 曲 线 分 析a oa 弹 性 变 形 阶 段 线 性 可 逆 性 b ab 滞 弹 性 变 形 阶 段 非 线 性 滞 后 性c bc 微 塑 性 变 形 不 可 逆 性d cde 屈 服 阶 段 塑 性 变 形 急 剧 增 加e e f 应 变 硬 化 阶 段 塑 性 变 形 均 匀 连 续f f g 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

6、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

7、， 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

8、 性 模 量 是 oa段 的 斜 率 。 用 以 下 公 式 求 得 ： E / oa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

9、 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

10、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

11、 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

12、 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

13、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

14、 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

15、 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

16、 。 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

17、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

18、 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

19、 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 R t： 规 定 总 延 伸 率 对 应 的 应 力 ， 即 在 代 表 伸 长 的 横 坐 标 上 取

20、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n 1 标 距 (6.1.1)n 2 平 行 长 度 (6.1.2)n 3 过 渡 半 径 (6.1.

21、2)n 4 矩 形 试 样 宽 厚 比n 5 试 样 头 部 形 状n 6 圆 形 截 面 比 例 试 样n 7 矩 形 截 面 比 例 试 样 n 8 扁 材 、 线 材 试 样n 9 直 径 小 于 4mm线 材 试 样n 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 应 注 意 以 下 几 点 ：a） 当 材 料 呈 现 明

22、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

23、 ） 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（ R P0.2） 。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

24、延 伸 强 度 的 测 定 n 塑 性 延 伸 量 L（ 偏 离 弹 性 点 的 变 形 量 ）n 塑 性 延 伸 率 ep(ep L/Le)n 规 定 塑 性 延 伸 率 ep0.2n 规 定 塑 性 延 伸 强 度 Rp0.2 ep0.2对 应 的 应 力 （ R p0.2 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

25、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 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R P0

26、.2的 一 半 ” 的 假 定 ， 这 一 假 定 对 于 常 见 的 金 属 材 料 基 本 真 实 。 4 规 定 总 延 伸 强 度 的 测 定 试 验 时 ， 记 录 力 延 伸 曲 线 ， 直 至 超 过 规 定 总 延伸 强 度 。 在 力 延 伸 曲 线 上 的 延 伸 轴 上 用 等 于 规 定总 延 伸 率 的 截 距 作 平 行 于 力 轴 的 平 行 线 ， 与 曲 线 点对 应 的 力 即 为 规 定 总 延 伸 力 ， 此 力 除 以 试 样 原 始 横截 面 积 便 得 到 规 定 总 延 伸 强 度 。 见 图 4. 总 延 伸 率 与 塑 性 延 伸 率 之 间

27、 相 差 的 是 弹 性 部 分 。 5 规 定 残 余 延 伸 强 度 的 验 证 这 种 验 证 方 法 较 简 单 。 对 试 样 连 续 施 加 力 直 至 相 应 规 定 残余 延 伸 强 度 的 力 ， 并 在 此 力 保 持 10秒 12秒 时 间 后 卸 除 力 ，检 验 残 余 延 伸 是 否 超 过 规 定 值 。 如 果 未 超 过 ， 则 确 认 试 样 通过 验 证 合 格 ， 如 果 超 过 ， 则 确 认 试 样 不 合 格 。 示 例 ： Rr0.5 750MPa 表 明 施 加 应 力 750MPa 产 生 的 残 余延 伸 率 小 于 0.5 。 这 种 验

28、 证 方 法 ， 对 于 只 要 求 判 定 产 品 合 不 合 格 ， 而 不 要 求知 道 具 体 性 能 值 是 多 少 的 场 合 是 很 有 用 的 ， 因 为 验 证 的 效 率高 ， 对 大 批 量 和 多 批 量 产 品 的 检 验 有 利 。 但 这 种 验 证 的 方 法 ， 仅 仅 能 对 相 关 产 品 标 准 规 定 的 规 定 残余 延 伸 强 度 进 行 验 证 合 格 与 否 ， 并 不 能 得 到 性 能 的 确 切 数 值 。因 此 ， 相 关 产 品 标 准 或 协 议 应 说 明 是 否 采 用 验 证 方 法 或 具 体测 定 的 方 法 。 6 屈

29、服 点 延 伸 率 的 测 定 对 于 不 连 续 屈 服 的 材 料 ， 用 变 形 硬 化 开 始 点 的 延伸 减 去 上 屈 服 点 处 的 延 伸 ， 除 以 引 伸 计 标 距 得 到 屈 服点 延 伸 率 。 变 形 硬 化 开 始 点 的 确 定 见 图 7： a) 水 平 线 法 b) 回 归 线 法 试 验 报 告 中 应 注 明 采 用 的 方 法 。 7 最 大 力 总 延 伸 伸 率 的 测 定8 最 大 力 塑 性 延 伸 率 的 测 定 试 验 时 记 录 力 延 伸 曲 线 ， 直 至 过 了 最 大 力 点 ， 见图 1。 最 大 力 点 的 总 延 伸 Lm

30、除 以 引 伸 计 标 距 Le， 即 为 最大 力 总 延 伸 率 ， 按 下 式 计 算 ： 将 最 大 力 总 延 伸 扣 除 弹 性 延 伸 部 分 即 为 最 大力 塑 性 延 伸 ， 将 其 除 以 引 伸 计 标 距 便 得 到 最 大 力 塑 性 延伸 率 ， 按 下 式 计 算 ： 100 emgt LLA 100)( mRLL EmemgA 无 缩 颈 塑 性 伸 长 率 AWn测 定 方 法 许 多 材 料 ， 最 大 力 产 生 于 缩 颈 开 始 范 围 ， 表 明 Ag和AWn基 本 相 同 ， 但 对 大 变 形 冷 加 工 材 料 、 辐 照 后 结 构 钢Ag

31、和 的 AWn则 有 不 同 . 棒 材 、 线 材 和 条 材 等 长 产 品 ， 可 采 用 标 准 附 录 I提 供 的 人 工 测 量 AWn方 法 。 为 使 测 量 有 效 ， 应 满 足 ： a)测 量 区 的 范 围 应 处 于 距 离 断 裂 处 至 少 5d（ d为 试 样 直 径 ） 和 距 离 夹 头 至 少 为 2.5d。 b） 测 量 用 的 原 始 标 距 应 至 少 等 于 相 产 品 中 规定 的 值 。 A Wn按 下 式 计 算 ： %1000 0 L LLA ug 9 断 裂 总 延 伸 率 的 测 定 试 验 时 记 录 力 延 伸 曲 线 ， 直 至

32、 试 样 完 全 断 裂 ，（ 见 图 1和 后 图 ） 。 断 裂 点 的 总 延 伸 除 以 引 伸 计标 距 即 得 到 断 裂 总 延 伸 率 ， 按 下 式 计 算 。 100 LeLA ft 断 后 伸 长 率 测 量 要 点1 断 样 处 于 同 一 轴 线2 断 面 适 当 接 触3 直 接 测 量 条 件4 移 位 法 测 量 (附 录 H)5 自 动 法 测 量6 A5%测 量 方 法 （ 附 录 G）7 表 示 方 法 与 换 算8 修 约 间 隔 直 接 测 量 条 件 ： A 试 样 断 裂 处 距 离 等 于 或 大 于 1/3 L0时 ; B 断 后 伸 长 率

33、大 于 或 等 于 规 定 值 时 ， 不 管 断 在 何 处 ， 直 接 测量 LU。 移 位 法 测 量 ： 若 试 样 断 裂 处 与 标 距 标 点 的 距 离 小 于 L0/3， 可 采 用 “ 移 位 方 法 ”（ 见 附 录 H） 测 定 伸 长 率 。 等 于 或 大 于 规 定 最 小 值 情 况 也 可 采 用“ 移 位 方 法 ” 。自 动 方 法 测 量 ：允 许 使 用 自 动 系 统 或 装 置 测 定 断 后 伸 长 率 和 断 裂 总 伸 长 率 ， 应 注意 ： a)引 伸 计 标 距 应 等 于 试 样 原 始 标 距 。 b)断 裂 位 置 处 于 引 伸

34、 计 标 距 范 围 内 方 为 有 效 ;但 如 伸 长 率 等 于或 大 于 规 定 最 小 值 ， 不 管 断 裂 位 置 处 于 何 处 测 量 均 为 有 效 。 A 的 表 示 方 法 与 换 算 A 在 短 比 例 标 距 试 样 上 测 得 的 断 后 伸 长 率 A11.3 在 长 比 例 标 距 试 样 上 测 得 的 断 后 伸 长 率 A80mm 在 定 标 距 试 样 （ 80mm） 上 测 得 的 断 后 伸 长 率 A A 11.3 A 50 A200 碳 钢 1 0.758 1 0.574 奥 氏 体 钢 1 0.916 1 0.839 11 断 面 收 缩 率

35、 Z的 测 定 断 面 收 缩 率 也 是 金 属 材 料 重 要 的 延 性 性 能 ， 但 由于 试 样 拉 断 时 形 成 的 最 小 横 截 面 形 状 复 杂 性 ， 没 有 各种 形 状 截 面 试 样 的 测 定 方 法 规 定 测 定 方 法 。 按 照 断 面 收 缩 率 的 定 义 “ 断 裂 后 试 样 横 截 积 的 最大 缩 减 量 （ S0-Su） 与 原 始 横 截 面 积 （ S0） 之 比 的 百 分率 ” 。 对 于 圆 形 横 截 面 试 样 ， 通 过 测 定 试 验 前 的 原 始横 截 面 积 （ S0） ， 和 断 后 最 小 横 截 面 积 （

36、Su） 来 计 算断 面 收 缩 率 。 横 截 面 测 量 准 确 至 2 。 1.断 面 形 状 ： 新 标 准 没 规 定 。 2.Su的 测 量 应 准 确 至 2 。 对 于 小 直 径 或 其 它 截 面 试 样 Z的 测 定 ， 测 量 准 确 度 较 难 达 到 2 。 （ 指 南 一 书 80-83页 ） 1） 圆 形 横 截 面 试 样 Z的 测 定 。 在 断 面 最 小 处 相 互 垂 直 方 向 测 量 直 径 ， 用 平 均 值 计 算 最 小 横截 面 积 。 2） 矩 形 横 截 面 试 样 Z的 测 定 。 用 断 面 最 小 厚 度 及 最 大 宽 度 计

37、算 。 各 类 试 样 S0的 测 量n 1） 厚 度 0.1 3mm薄 板 试 样 ： 面 积 准 确 至 2 ， 特 薄 板 试 样 宽 度 误 差 2 。 2） 厚 度 3mm的 板 、 扁 材 及 尺 寸 4mm线 、 棒 、 型材 试 样 ： 尺 寸 测 量 准 确 至 0.5 。 3） 尺 寸 4mm线 、 棒 、 型 材 试 样 ： 面 积 测 量 准 确 至 1 。 4） 管 材 试 样 （ 全 截 面 或 条 状 ） ： 原 始 横 截 面 测 量 准 确 至 1 。 一 拉 伸 试 验 测 量 不 确 定 度 评 定 原 则n 拉 伸 试 验 测 量 不 确 定 度 是 根

38、 据 误 差 累 计 原 理 ， 以 试 验方 法 标 准 和 相 关 检 定 标 准 为 依 据 评 定 的 。 当 评 定 试 验结 果 总 分 散 度 时 ， 测 量 不 确 定 度 包 括 材 料 不 均 匀 性 带入 的 分 散 。 因 此 这 种 评 定 方 法 对 试 验 室 实 际 应 用 是 有意 义 的 。 n 评 定 时 要 考 虑 试 验 方 法 的 特 点 ， 采 用 设 备 或 仪 器 相 应标 准 规 定 。 二 评 定 测 量 不 确 定 度 的 步 骤n 1) 求 A类 不 确 定 度 （ 公 式 J.1）n 根 据 一 组 或 多 组 试 验 结 果 ， 求

39、 出 标 准 偏 差 。n 2) 求 B类 不 确 定 度 (公 式 J.2)n 根 据 设 备 仪 器 校 验 证 书 或 相 关 文 件 规 定 极 限 ， 要 考 虑 分 布 规 律 。n 3） 计 算 合 成 不 确 定 度 （ 公 式 J.3）n 用 方 和 根 方 法 计 算 。n 4） 计 算 扩 展 不 确 定 度 n 按 置 信 水 平 95 ， 扩 展 系 数 K 2 相 关 标 准 及 文 件n JJF 1059 1999 测 量 不 确 定 度 评 定 与 表 示n 基 本 概 念 、 术 语 （ 不 确 定 度 、 A类 不 确 定 度 、 B类不 确 定 度 、 合

40、 成 不 确 定 度 、 扩 展 不 确 定 度 等 ）n 建 立 测 量 模 型 （ 根 据 不 同 试 验 方 法 类 型 ）n 各 不 确 定 度 的 评 定 （ A类 、 B类 、 合 成 、 扩 展 ）n 测 量 不 确 定 度 的 报 告 与 表 示 相 关 引 用 标 准 拉 伸 试 验 机 的 检 验（ 相 应 级 别 试 验 机 试 验 力 误 差 规 定 ） 单 轴 试 验 用 引 伸 计 的 标 定 (规 定 级 别 引 伸 计 的 量 程 、 系 统 误 差 要 求 ) 数 值 修 约 规 则 （ ISO6892不 列 入 ）（ 有 效 位 数 、 修 约 间 隔 、

41、修 约 规 则 ） 三 影 响 性 能 测 定 结 果 准 确 度 的 因 素 分 析n 影 响 拉 伸 性 能 测 定 结 果 准 确 度 的 因 素 主 要 归 为两 大 类 如 下 ：n a)计 量 参 数 类 ： 例 如 试 验 机 级 别 、 引 伸 计 、 试样 尺 寸 ， 包 括 试 样 原 始 横 截 面 尺 寸 等 。n b)材 料 和 试 验 控 制 参 数 ： 例 如 材 料 性 能 的 均 匀性 、 试 样 制 备 的 方 法 、 试 样 形 状 及 公 差 、 试 验速 率 、 试 样 受 力 的 轴 向 性 、 试 验 温 度 、 数 据 采集 与 分 析 技 术

42、、 软 件 的 偏 差 ， 以 及 人 为 误 差 等 。 四 不 确 定 度 分 量 分 析 1 .与 材 料 无 关 的 未 定 系 统 误 差n 标 准 中 规 定 和 相 关 标 准 中 规 定 的 未 定 系 统 误 差 有 ：n a)允 许 的 测 力 误 差 （ 1级 准 确 度 ） ： 1%；n b)允 许 的 测 应 变 （ 位 移 ） 误 差 （ 1级 引 伸 计 准 确 度 ） ： 1%；n c)允 许 的 标 距 误 差 （ 1级 引 伸 计 ） ： 1%； n d)允 许 的 测 原 始 横 截 面 积 误 差 ： 1%；n e)允 许 的 测 断 后 最 小 横 截

43、 面 积 误 差 ： 2%。 n 标 准 中 规 定 的 各 种 性 能 ， 并 不 是 每 一 种 都 与 上 述 5种 误 差分 量 相 关 。 例 如 ， ReH、 ReL和 Rm三 项 性 能 与 力 的 测 量 和 原 始 横截 面 积 的 测 量 相 关 ， 所 以 这 些 性 能 与 1)和 4)项 误 差 相 关 。 RP这 一 性 能 除 与 1)和 4)项 误 差 相 关 外 ， 还 与 2)和 3)项 误 差 相 关 ，因 为 由 延 伸 确 定 所 测 的 力 ， 而 延 伸 是 通 过 引 伸 计 测 量 的 。 这一 性 能 与 标 距 误 差 和 延 伸 测 量

44、误 差 （ 采 用 引 伸 计 方 法 测 ） 相关 ， 即 与 3)和 4)项 误 差 相 关 。 Z这 一 性 能 与 原 始 横 截 面 积 和 断后 最 小 横 截 面 积 测 量 误 差 相 关 ， 即 与 4)和 5)项 误 差 相 关 。 六 .抗 拉 强 度 测 量 不 确 定 度 示 例n 1 数 学 模 型n 按 抗 拉 强 度 公 式 计 算 。n 2 分 量 分 析n a) 一 组 重 复 的 试 验 数 据n b) 试 验 力 分 量n c) 试 样 面 积 误 差 分 量n d) 结 果 的 修 约 n 3 不 确 定 度 合 成n 4 扩 展 不 确 定 度n 4

45、 结 果 的 表 示 1 基 本 公 式 )0()()()()( 20222 ffrep uSuFuuRu relrelmrelrelmcrel SFR mm 0 2 不 确 定 度 分 量 分 析 (ISO6892J.4 说 明 )n a） 用 一 组 试 验 数 据 得 到 A类 不 确 定 度 分 量n 用 10支 d=10mm圆 形 截 面 试 样 在 同 一 条 件 下 重 复试 验 ， 测 出 的 强 度 均 值 Rm 600N/mm2（ 591609N/mm2） ， 试 验 结 果 包 括 了 材 料 分 散 度 在 内 。 n 平 均 值 的 计 算 ：n 求 出 标 准 偏

46、差 ： ni mm RR n 11 1 )( 2 n mmi RRSi A类 标 准 不 确 定 度 计 算n A类 标 准 不 确 定 度 ：n 相 对 不 确 定 度 分 量 ： 055.6)( nrepu si %0.1010.0)( Ru mrel rep b） 试 验 力 引 入 的 不 确 定 度 分 量n 示 值 误 差 引 入 的 分 量 ： 1级 拉 力 试 验 机 力 示 值 最 大 允 许 误 差 为 1.0 ， 按 均 匀 分 布 考 虑 ：n 标 准 测 力 计 引 入 的 分 量 ： 标 准 规 定 为 0.3级 标 准 测 力 仪 ， 不 确 定 度 为 0.3，

47、 置 信 因 子 为 2： n 最 大 力 相 对 标 准 不 确 定 度 : %58.03%0.1)( 11 FFu %15.02%3.0)( 22 FFu %62.02211)()( 0015.00058.0)()( 2222 FFuFFuFFFu mmmrel u c)试 样 形 状 公 差 引 入 的 不 确 定 度 分 量n 标 准 附 录 B规 定 试 样 尺 寸 应 测 量 准 确 至 0.5 ， 即 横 截 面 测 量 最 大 允 许 误 差 为 1.0 ， 按 矩 形 分 布 考 虑 ， 则 ：%58.03%0.1)( 0 Surel d)修 约 引 入 的 不 确 定 度

48、分 量 按 新 标 准 规 定 ， 对 于 抗 拉 强 度 修 约 间 隔 为 1N/mm2,按 均 匀 分 布 考 虑 ， 修 约 引 入 的 不 确 定 度 分 量 为 ：%048.0326001)0( ffu rel 3 不 确 定 度 合 成 %31.1%)048.0(%)58.0(%)62.0(%)0.1( 2222 ucrel )()()()( 20222 offrep usuFuuu relrelmrelrelcrel 4. 扩 展 不 确 定 度n 置 信 概 率 95 Kp 2n U95rel=2 1.31 =2.62 5. 拉 伸 测 量 不 确 定 度 的 表 示 相 对

49、 测 量 扩 展 不 确 定 度 表 示 为 ： Rm 600N/mm2， U95rel=2.62 附 录 A 用 计 算 机 控 制 拉 伸 试 验 机 的 推 荐 用 计 算 机 控 制 拉 伸 试 验 机 的 试 验 ， 实 际 是 在 试 验 机上 配 置 电 子 计 算 机 系 统 ， 根 据 所 要 测 定 的 材 料 性 能 ， 通过 试 验 机 相 关 元 件 及 操 作 人 员 给 出 的 信 息 （ 如 力 值 、 伸长 、 试 验 速 率 、 试 样 尺 寸 等 ） ， 输 入 至 计 算 机 ， 经 测 量 、及 计 算 处 理 来 控 制 试 验 机 操 作 ， 并

50、对 试 验 结 果 进 行 分 析处 理 。 对 试 验 系 统 的 要 求 根 据 材 料 特 性 ， 各 测 量 通 道 的 元 件 （ 机 械 或 电 子 ）频 带 宽 度 和 采 样 频 率 要 足 够 。 例 如 测 定 ReH时 ， 最 低 采 样 频 率 （ fmin,1/s） 涉 及 ： 试 验 速 率 （ 应 变 速 率 或 应 力 速 率 ） 材 料 的 弹 性 模 量 E（ 对 于 应 变 速 率 控 制 ） 材 料 预 计 上 屈 服 强 度 相 应 级 别 的 试 验 机 相 对 误 差 用 计 算 机 控 制 试 验 机 系 统 力 学 性 能 的 测 试强 度 性 能 ：1） 上 屈 服 强 度 （ ReH）2） 规 定 非 比 例 延 伸 强 度 （ RP） 规 定 总 延 伸 强 度 （ Rt） 变 形 性 能 的 测 定1)最 大 力 总 延 伸 率 （ Agt）2)最 大 力 塑 性 延 伸 率 （ Ag）3)断 裂 总 延 伸 率 （ At）4)弹 性 范 围 斜 率