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拉伸试验作业指导书
文件编 号:
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制定日期
版本
A
执行日期
2/10
目的
拉伸试验为简单的力学性能试验。试验过程中测定金属材料在弹性变形、塑性变形和断裂过程中最基本的力学性能指标(如正弹性模量、屈服强度、抗拉强度、断后伸长率及断面收缩率等)的适宜方法选取及操作规范,取得准确、正确的试验数据。
范围
试验类型包括室温拉伸试验、高温拉伸试验、低温拉伸试验等,测试内容包含弹性模量、屈服强度、抗拉强度、断后收缩率、断面收缩率等。
原理
在规定试验环境条件下,对规定要求的试验进行正确加载,施加拉力,一般拉伸至断裂,测定上述力学性能中的一项或几项。
术语定义及符号和说明
本指导书涉及术语较多,此处略,具体参考相关标准(如GB/-2010、GB/T4338-2006、GB13239—2006等).
符号和说明参加下表(表1.).
表1。 符号和说明
符号
单位
说明
试样
a0,Ta
mm
矩形横截面试样原始厚度或原始管壁厚度
b0
mm
矩形横截面试样平行长度的原始宽度或管的纵向剖条宽度或扁丝原始宽度
d0
mm
圆形横截面试样平行长度的原始直径或圆丝原始直径或管的原始内径
D0
mm
管原始外径
L0
mm
原始标距
L0'
mm
测定Awn的原始标距
Lc
mm
平行长度
Le
mm
引伸计标距
Lt
mm
试样总长度
du
mm
圆形横截面试样断裂后缩颈处最小直径
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28
制定日期
版本
A
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符号
单位
说明
Lu
mm
断后标距
Lu'
mm
测量Awn的断后标距
S0
mm2
原始横截面积
Su
mm2
断后最小横截面积
K
—
比例系数
Z
%
断面收缩率
伸长率
A
%
断后伸长率
Awn
%
无缩颈塑性伸长率
延伸率
Ae
%
屈服点延伸率
Ag
%
最大力Fm塑性延伸率
Agt
%
最大力Fm总延伸率
At
%
断裂总延伸率
△Lm
mm
最大力总延伸率
△Lf
mm
断裂总延伸
速率
eLe
S—1
应变速率
eLc
S—1
平行长度估计的应变速率
νc
mm·S-1
横梁位移速率
R
MPa·S—1
应力速率
力
Fm
N
最大力
屈服强度、规定强度、抗拉强度
E
MPab
弹性模量
m
MPa
应力—延伸率曲线在给定试验时刻的斜率
mE
MPa
应力—延伸率曲线弹性部分的斜率c
ReL
MPab
上屈服强度
Rm
MPa
下屈服强度
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版本
A
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RP
MPa
规定塑性延伸强度
Rr
MPa
规定残余延伸强度
Rt
MPa
规定总延伸强度
a钢管产品标准中使用的符号
b1MPa=1N▪mm-2
c应力—延伸率曲线的弹性部分的斜率值并不一定代表弹性模量。在最佳条件下(高分辨率,双侧平均引伸计,试样的同轴度很好等),弹性部分的斜率值与弹性模量值非常接近.
试样
通常从产品、压制坯或铸件切取样坯经机加工制成试样。但具有恒定截面的产品(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.
试样横截面可以为圆形、矩形、多边形、环形,特殊情况下可以为某些其他形状.
静拉伸试验试样有比例试样与非比例试样两种。比例试样时按公式L0=KS0计算得到试样尺寸,式中的L0为原始标距长度(或称测量伸长变形的工作长度Lc);S0为试样平行部分的原始横截面积;系数K通常为5。65或11。3,前者称短试样,后者称长试样。,,可以采用较高的值(优先采用11。3)或采用非比例试样。非比例试样,-2010附录B~附录E的规定。
试样的夹持端与平行长度的尺寸不相同,,试样轴线应与力的作用线重合。
未经机加工的产品或试棒的一段长度,两夹头间的自由长度应足够,以使原始标距的标记与夹头有合理的距离(GB/T228。1-2010附录B~附录E)。铸造试样应在其夹持端与平行长度之间以过渡弧连接。
试样类型参见GB/。及附录B~E。
试样制备
试样制备应按照相关产品标准或GB/T2975的要求切取样坯和制备试样.
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版本
A
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原始试样尺寸的测定
6。1原始横截面积的测定
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~E给出不同类型试样原始横截面积S0的评估方法及测量准确度详细说明。原始横截面积S0是平均值,宜在试样平行长度中西区域以足够的点数测量相关尺寸。
6。2原始标距的测定
对于比例试样,如果原始标距的计算值与其标记值之差小于10%L0,可将原始标距的计算值按照GB/±1%.如平行长度Lc比原始标距长许多,例如不经机加工的试样,可以标记一系列套叠的原始标距。
试验设备
试验机的测力系统应按照GB/T16825。1、,并且其准确度应为1级或由于1级。
引伸计的准确度级别应符合GB/T12160的要求。测定上下屈服强度、屈服点延伸率、规定塑性延伸强度、规定总延伸强度、规定残余延伸强度,以及规定残余延伸强度的验证试验,应使用不劣于1级准确度的引伸计;测定其他具有较大延伸率的性能,例如抗拉强度、最大力总延伸率和最大力塑性延伸率、断裂总延伸率,以及断后伸长率,应使用不劣于2级准确度的引伸计。
7。2试验设备
试验机应符合GB/T16825。1的要求。引伸计标距应不小于10mm,固定在试样平行长度的中间位置并沿着中心轴的方向。应优先能同时测定试样两侧面延伸的双面引伸计。测定屈服强度和规定强度性能时推荐Le≥L0/2,测最大力或最大力后的性能时推荐Le=L0或近似等于L0.
力学性能测试
试验加载链装配完后,试样两端被夹持前,设定力测量系统的零点,零点设定后,系统不可再变动。
试样形状不同,可选用合适的夹具也有所不同。为了得到直的试样和确保试样与夹头对中,可以施加不超过规定强度或预期屈服强度的5%相应的预拉力,宜对预拉力的延伸影响进行修正。
室温拉伸试验:
在测定ReH、Rp、Rt和Rr时,应变速率eLe应尽可能保持恒定。测定这些性能时,eLe应选用下面两个范围之一:
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——范围1:eLe=—1,相对误差±20%;
——范围2:eLe=-1,相对误差±20%(如果没有其他规定时)。
下屈服强度ReL和屈服点延伸率Ae的测定
上屈服点测定之后,测定下屈服强度和屈服点延伸率时,应保持下列范围内的平行长度应变速率,直到不连续屈服结束:
——范围:2:eLc=—1,相对误差±20%;
——范围3:eLc=-1,相对误差±20%。
抗拉强度Rm,断后伸长率A,最大力下的总延伸率Agt,最大力下的塑性延伸率Ag和断面收缩率Z的测定:
屈服强度测定后,根据试样平行长度估计的应变速率eLc应转换成下述范围内之一的应变速率:
—-范围2:eLc=-1,相对误差±20%;
-—范围3:eLc=-1,相对误差±20%;
—-范围4:eLc=-1,相对误差±20%(0。4min-1,相对误差±20%)(如果没有其他规定).
若拉伸试验仅是为了测定抗拉强度,根据范围3或范围4得到的平行长度的应变速率适用于整个试验。
低温拉伸试验:
上屈服强度ReH
弹性范围内直至上屈服强度,~,并尽可能保持恒定。若试验机不能测定或控制应变速率,可以通过控制试验机夹头的分离速率间接控制应力速率在6(N/mm2)S-1~60(N/mm2)S-1
的范围。
下屈服强度ReL
若仅测定下屈服强度,弹性范围内试验速率符合上述上屈服强度要求,试样平行长度内的屈服阶段应变速率应在0。00003/S~。
规定非比例延伸强度Rp
弹性范围内的试验速率符合上述上屈服强度要求,在塑性范围内直至达到规定非比例延伸强度为止,应变速率应在0。00003/S~0。0025/S之间。
抗拉强度Rm
在塑性范围内应变速率不超过0。008/S。如试验不包括屈服强度或规定非比例延伸强度的测定,试验机速率可以达到塑性范围内允许的应变速率最大值。
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版 本
A
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高温拉伸试验:
屈服强度和规定非比例延伸强度
在测定上屈服强度、下屈服强度和规定非比例延伸强度时,试验速率规定如下:
试验开始至达到屈服强度期间,~,仲裁试验采用中间应变速率.
当试验系统不能控制应变速率时,应调节应力速率,使在更个弹性范围内试样应变速率保持0。003/min以内,任何情况下,弹性范围内的应力速率不应超过(300N/mm2)/min。
抗拉强度
如仅测定抗拉强度,~0。20/min之间尽量保持恒定,,上述屈服强度速率到该抗拉强度速率的改变应均匀连续。
试验数据计算
应力σ=F/S0 ,应变ε=△L/L0
1)最大力塑性延伸率Ag的测定
Ag=∆LmLe-RmmE×100 (1)
式中:
Le——引伸计标距;
mE应力—延伸率曲线弹性部分的斜率;
Rm-—抗拉强度;
△Lm--最大力下的延伸.
2)最大力总延伸率Agt的测定
Agt=∆LmLe×100 (2)
式中:Le——引伸计标距; △Lm最大力下的延伸。
3)断裂总延伸率At的测定
At=∆LfLe×100 (3)
式中:Le--引伸计标距;△Lf--断裂中延伸率。
4)断后伸长率A的测定
A=(Lu-L0)/L0x100 (4)
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A
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式中:L0—-原始标距; Lu——断后标距。
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5)断面收缩率Z的测定
断裂后最小横截面积的测定应准确到±2%。
Z=S0-SUS0×100 (5)
式中:S0-—平行长度部分的原始横截面积;Su——断后最小横截面积。
试验结果处理
:
a)试样在标距上或标距外断裂;
b)试验后试样出现二个或二个以上缩颈;
c)试验由于操作不当而造成性能不符合要求;
d)试验中记录有误或设备仪器发生故障影响结果准确性、试验结果作废时应补做试验。
e)试验后试样上显示出冶金缺陷(分层、气泡、夹渣及缩孔)应在试验记录及报告中注明。
按依据标准GB228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》进行修正.
测量不确定度来源有3个,采用B类评定方法.
(1) 最大拉力值Fm的测量,urel(F)
Ⅰ拉力机最大允差引起的最大拉力值Fm的测量不确定度。
Ⅱ拉力机度盘最小刻度的判读引起的测量不确定度.
(2)试棒横截面积S0的测量不确定度u(d)
Ⅰ千分尺校准引起的测量不确定度.
Ⅱ测量人员引入的测量不确定度。
(3)数据修约引入的不确定度:uH
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制定日期
版 本
A
执行日期
9/10
合成标准不确定度为 扩展不确定度
,k=2
试验过程及数据记录和试验报告保存依据《文件和记录管理程序》。
拟制:
审核:
批准:
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