金属材料的室温拉伸试验已修改.ppt

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1、第一单元金属材料的室温拉伸试验,国家标准介绍：GB/T 228.1-2010金属材料 拉伸试验第1部分：室温试验方法,单向静拉伸试验（Tensile test）在试样两端缓慢地施加载荷，使试样的工作部分受轴向拉力，引起试样沿轴向伸长，直至拉断为止。单向静拉伸试验的种类室温拉伸试验高温拉伸试验低温拉伸试验液氦温度拉伸试验,拉伸试样,试样的选取、制备及其形状尺寸有什么要求？,一、试样的形状和尺寸,试样的形状与尺寸取决于要金属产品的形状与尺寸。需要加工制样：压制坯、铸锭、无恒定截面的产品不需加工制样：有恒定横截面的型材、棒材、线材 铸造试样（铸铁和铸造非铁合金）横截面的形状：圆形、矩形、多边形、环形

2、，其他形状试样的原始标距：比例试样 Lo=kSo1/2 k=5.65（短比例试样）k=11.3（长比例试样）非比例试样 Lo与So1/2 无关,经过机加工的试样,不经机加工试样,GB/T228.1-2010中不经机加工试样,试样的一般形状,一般拉伸试样由夹持端、过渡段和平行段构成。夹持端即试样两端较粗部分，其形状和尺寸必须与试验机夹头的钳口相匹配，最常用的是圆形单肩式和矩形夹头。过渡段常采用圆弧形状，使夹持段与平行段光滑连接，以消除应力集中。平行段必须保持光滑均匀以确保材料表面的单向应力状态，其有效工作部分L0称作原始标距，d0、S0分别代表标距部分的直径和面积，LC 为平行部分长度。,拉伸试

3、样的一般形状,圆形横截面拉伸试样的形状和尺寸符号,L0原始标距,平行长度,平行长度的原始直径,试样总长度,矩形横截面拉伸试样的形状和尺寸符号,棒材、板材试样,按产品形状尺寸分类,Gb/T228.1-2010金属拉伸试样的分类,比例试样：拉伸试样的原始标距与原始横截面积的平方根的比值k为常数，这样的拉伸试样称为比例试样。k=5.65的试样称为短比例试样，其断后伸长率为Ak=11.3的试样称为长比例试样，其断后伸长率为A11.3试验时，一般优先选用短比例试样，但要保证原始标距不小于15mm，否则，建议选用长比例试样或其他类型试样。非比例试样：它的标距与试样截面不存在比例关系，称为非比例试样。对于截

4、面较小的薄带试样以及某些异型截面试样，可以采用非比例试样（定标距试样）：L0为50mm、80mm、100mm、200mm,按L0与S0的关系分类,Gb/T228.1-2010金属拉伸试样的分类,圆形截面的比例试样L0与d0的关系,对圆形试样，S0 d2/4当k5.65时：当k11.3时：,直径或厚度等于或大于4mm线材、棒材和型材使用的试样,圆形截面比例试样的形状及尺寸,圆形截面比例试样,原始直径 d0：3、5、6、8、10、15、20、25，优先采用5、10、20mm原始标距 L0：L015mm，短试样（优先）L0=5 d0，长试样L0=10 d0 平行长度 LC：LC Lo+d0/2，仲裁

5、试验：LC=Lo+2d0试样总长度 Lt：取决于夹持方法，原则上LtLc+4 d0过渡圆半径 r：r0.75d0,直径或厚度小于4mm线材、棒材和型材使用的试样,GB/T228.1-2010直径或厚度小于4mm线材、棒材 和型材使用的试样,GB/T228.1-2010直径或厚度小于4mm线材、棒材 和型材使用的试样,两夹头间的试样长度应至少为L0+3b0或L0+3d0最小值为L0+20mm(2002版规定L0+50mm),a03mm矩形截面试样形状及尺寸,a03mm矩形截面比例试样形状及尺寸,a03mm板材比例试样,原始厚度b0：b0 3mm原始标距 L0：短试样（优先）L0=5.65 s01

6、/2，长试样L0=11.3 s01/2 若L015mm，采用非比例试样平行长度 LC：LC Lo+1.5 s01/2，仲裁试验：LC=Lo+2 s01/2 过渡圆半径 r：r12mm,a03mm矩形截面非比例试样,厚度大于或等于3mm板材和扁材以及直径或厚度大于4mm线材、棒材和型材使用的试样试样横向尺寸公差 单位为毫米,a03mm薄板试样形状及尺寸,a03mm薄板比例试样形状及尺寸,a03mm薄板比例试样,原始宽度b0：10、12.5、15、20mm头部宽度：1.2b0原始标距 L0：L0 15mm，短试样(优先)L0=5.65 s01/2，长试样L0=11.3 s01/2 若L015mm，

7、采用非比例试样平行长度 LC：LC Lo+b0/2，仲裁试验：LC=Lo+2b0过渡弧半径 r：r20mm不带头试样（宽度不大于20mm，不加工）：L0=50mm，LC=Lo+3b0,a03mm薄板非比例试样形状尺寸,a03mm薄板非比例试样,原始宽度b0：b0=12.5、20、25mm头部宽度：1.2b0过渡弧半径 r：r20mmb0=12.5 mm，L0=50mm，带头LC=75mm，不带头LC=87.5mmb0=20 mm，L0=80mm，带头LC=120mm，不带头LC=140mmb0=25 mm，L0=50mm，带头LC=100mm，不带头LC=120mm,a03mm薄板试样宽度公差

8、 单位为毫米,第二节 拉伸试验前的准备,一、取样与制样,通常从产品、压制坯或铸锭切取样坯经机加工制成试样。但具有恒定横截面的产品(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。取样部位、取样方向、取样数量是对材料性能试验结果影响较大的3个因素，被称为取样三要素。样坯的切取部位、方向和数量应按照相关产品标准GB/T2975-1998钢及钢产品力学性能取样位置及试样制备或协议的规定。,一、取样与制样,取样有以下几种情况：（1）从原材料（型材、棒材、板材、管材、丝材、带材等）上直接取样试验。（2）从产品上的重要部位（最薄弱、最危险的部位）取样试验，以校核设计计算的准确

9、性，也可检验产品加工及热处理的质量。（3）以实物零件直接试验，如、钢筋、螺栓、螺钉或链条等。（4）以浇注的铸件试样直接试验或经加工成试样进行试验。,二、拉伸试样加工要求,防止冷变形或受热而影响其力学性能。通常以切削加工为宜，进刀深度要适当，并充分冷却。特别是最后一道切削或磨削的深度不宜过大，以免影响性能。对于矩形横截面试样，应防止损伤。试样上的毛刺要清除，尖锐棱边应倒圆，但半径不宜过大。试样允许较直，但应防止矫正力对力学性能产生显著影响。对于不测定断后伸长率的试样可不经矫正直接进行试验。平行段应光滑，无加工硬化，无缺口、刀痕、毛刺等缺陷。矩形横截面试样一般要保留原表面层，并应修棱。脆性材料夹持

10、部分与平行段应有较大半径的圆弧过渡。不经机加工铸件试样表面上的夹砂、夹渣、毛刺、飞边等必须加以清除。,三、试样的检查、标记,试验前应先检查试样外观是否符合要求。经加工的试样如发现表面有明显的横向刀痕，或有扭曲变形或淬火裂缝的，应重新取样加工成合格试样。试样原始标距一般采用细划线或墨线进行标定，所采用的方法不能影响试样过早断裂。对于特薄或脆性材料，可在试样平行段内涂上快干着色涂料，再轻轻划上标线，可避免试样在刻线上断裂而影响试验结果。当平行长度远长于原始标距时，可标记相互重叠的几组标距。,四、试样尺寸的测量,测量计算试样的原始横截面积。圆形截面试样：在标距两端及中间三处横截面上相互垂直两个方向测

11、量直径，以各处两个方向测量的直径的算术平均值计算横截面积;取三处测得横截面积的平均值作为试样原始横截面积。矩形截面试样：在标距两端及中间三处横截面上测量宽度和厚度，取三处测得横截面积的平均值作为试样原始横截面积。,量具或尺寸测量仪器准确度的选择，应满足原始横截面积测定准确度的要求。量具或尺寸测量仪器的分辨力是影响测定准确度的主要因素之一。分辨力：指示装置对紧密相邻量值有效分辨的能力。一般认为模拟式指示装置的分辨力为其标尺分度值的一半，数字式指示装置的分辨力为末尾数的一个字码。,JJG1001-1991通用计量名词及定义,4.1 量具或尺寸测量仪器的选择,注意：量具和尺寸测量装置应经检验合格方能

12、使用。,薄板试样：2%其他试样：1%,4.2 量具或尺寸测量仪器的选择,附录B、D规定：如果试样的公差满足标准要求，原始横截面积可以用名义值，而不必通过实际测量再计算。宜在试样平行长度中心区域以足够的点数测量试样的相关尺寸。原始横截面积S0是平均横截面积，应根据测量的尺寸计算。2002版规定为S0是最小横截面积。,4.3 测量部位和方法,计算原始横截面积时，需要至少保留四位有效数字或小数点后两位，取其较精确者，至少取4位有效数字。,4.3 测量部位和方法,在标距两端及中间三处横截面上相互垂直两个方向测量直径，以各处两个方向测量的直径的算术平均值计算横截面积，取三处横截面积的平均值作为试样原始横

13、截面积。按下式计算原始横截面积：,圆形试样,在标距两端及中间三处横截面上测量宽度和厚度，取三处横截面积的平均值作为试样原始横截面积。按下式计算原始横截面积：S0=a0b0,4.3.2 矩形横截面试样,在试样的任一端相互垂直方向测量外直径D0和四处壁厚a0，分别取算术平均值，横截面积公式如下：S0=a0(D0-a0）,圆管段试样,4.3.4 称重法测定试样原始横截面积,试样应平直，两端面垂直于试样轴线。测量试样长度Lt，准确到0.5%；称试样质量m，准确到0.5%；测出或查出材料密度，准确到三位有效数字。按下式计算原始截面积：注：称重方法仅适用于具有恒定横截面的试样。,4.3.5 螺纹钢筋试样的

14、原始横截面积,螺纹钢筋的产品标准大多数都规定试样采用“标称原始横截面积”或按“标称原始直径”计算原始横截面积。,4.3.6 光滑钢筋试样的原始横截面积,如相关产品标准规定采用“标称横截面积”或“标称直径”计算原始横截面积，应按其执行。如相关产品标准没有具体规定，可采用实测尺寸或用称重法测定原始横截面积。,总结：测量部位和方法,圆形试样，矩形试样，圆管纵向弧形试样：两端和中间三点六次测量：圆管试样：测量平均外径D和平均厚度a（4点）称重法：长度、质量测量精度至少0.5%，密度至少取3位采用公称尺寸：标准/协议许可,横截面积计算公式汇总,圆形试样：S01/4d2矩形试样：S0ab圆管试样：S0=a

15、（D-a）称重法：S0=m/L面积至少取4位有效数字或小数点后两位（取精确者）,圆形横截面试样：原始直径测量允许误差不超过0.5%。薄板试样：原始横截面积测量误差不超过2%，宽度的测量误差不超过0.2%；原始横截面积应准确至或优于1%。中、厚板试样：宽度和厚度测量误差各允许0.5%。管段试样：附录E规定原始横截面积测量误差不超过1%。其他横截面形状的试样：原始横截面积测量误差不超过1%。称重方法：接近1%以内。,4.4 原始横截面积测定误差要求,原始标距：1%断后标距：0.25mm断后最小横截面积：2%,4.5 其他相关尺寸测量要求,第三节 拉伸试验设备,第三节 拉伸试验设备,拉力试验机引伸计

16、高低温试验辅助装置,一.拉力试验机,分类：机械式、液压式、电子万能以及电液式组成：加载机构、夹样机构、记录机构、测力机构要求：达到1级或以上精度有加载调速装置有数据记录或显示装置由计量部门定期进行检定,试验机分级,选择拉伸试验机,万能材料试验机是一种适用性强、用途广的试验机，系列规格有100KN、300KN、600KN、1000KN等。根据试样的材料查阅材料手册等资料，了解该种材料的抗拉强度范围；然后根据试样的尺寸和抗拉强度范围，计算试验拉力范围；最后根据拉力范围，选择拉伸试验机。,液压式拉伸试验机,油压式拉伸试验机,可移动横梁,试样,载荷与位移读数,载荷和运动控制,传感器式拉伸试验机,拉力试

17、验机,液压式,电子式,拉力试验机,液压式,电子式,高温拉伸试验机,试验设备的准确度,试验机应按照GB/T16825进行检验，并应为1级或优于1级准确度。引伸计的准确度级别应符合GB/T12160的要求。测定上屈服强度、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非比例延伸率、断裂总伸长率，以及断后伸长率，应使用不劣于2级准确度的引伸计。,夹持装置,作用：使不同形状、尺寸和材质的试样能顺利进行试验分类：手工夹头，气动夹头，液压夹头楔形

18、夹头，螺纹夹头，台阶夹头，薄板夹头，线材夹头,夹具,气动夹具,液压夹具,平板夹具,楔型夹具,引伸计,全尺寸管段试样夹头,试验的同轴度,定义：最大弯曲应变与轴向应变的百分比引起不同轴度因素：试验机的不同轴试样夹偏试样不平直同轴度对试验的影响：影响弹性段的线形影响屈服特性，使明显屈服变成不明显屈服,二.引伸计,定义：测定微小塑性变形的长度测量仪组成：变形部分（与试样表面接触，感受试样的微量变形）；传递和放大部分（将接受到的变形放大）；指示部分（记录或显示变形量）。分类：机械式 电感式电容式电阻式光学式,引伸计,光学式,电阻式,引伸计分级,引伸计选用,引伸计,引伸计应定期检定。日常试验要经常标定,高

19、低温控温装置,环境箱,电炉,高温测量装置,分辨力应不大于1，误差不超过2热电偶应不低于2级;温度测量系统检验：在试验温度范围内检验；周期不超过三个月；自动标定的、或过去的连续检验证明符合的，周期可延长但不得超过12个月。,低温测量装置,分辨力应不大于1，误差10-40不超过2，-40-196不超过3；选用热电偶对温度测量得准确性十分重要;温度测量系统检验：在试验温度范围内检验；周期不超过三个月；过去的连续检验证明符合的，周期可延长但不得超过12个月。,热电偶类型,第四节 拉伸曲线,一、拉伸曲线,力伸长曲线FL曲线,应力应变曲线Re曲线,1.力伸长量曲线（FL曲线）,2.应力应变曲线（Re曲线）

20、,应力 R=F/A 应变 e=L/L,弹性变形阶段,屈服,屈服发生后的卸载,均匀塑性变形阶段,颈缩阶段不均匀塑性变形阶段,三、几种常见材料的应力-应变曲线,铸铁拉伸试样：无颈缩,低碳钢拉伸试样：有颈缩,第五节 弹性模量的测定,弹性变形阶段,一、弹性模量,金属材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系，符合胡克定律，即=E，其比例系数E称为弹性模量。拉伸时：（E 弹性模量）剪切时：（G 切变模量）在应力-应变曲线上，弹性模量就是直线（OP）段的斜率。,各种材料的弹性模量,二、弹性模量的技术意义,在工程技术中，机器零件或工程构件在服役过程中都处于弹性变形状态，但过量的弹性变形则使零件或构件丧失稳

21、定性，即弹性失稳。表征零构件弹性稳定性的参量是刚度，是指机器零件或结构件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。弹性模量E是决定刚度的重要参数。,悬臂梁挠度与弹性模量,聚苯乙烯,铝,钢,刚度的大小取决于零件的几何形状和材料的弹性模量。当构件的长度一定时，刚度的大小就取决于弹性模量E与零件或构件的截面积S的乘积。如果截面积S不能增大时，零件或构件的刚度就取决于材料的弹性模量E。美国飓风桑迪使高空金属构件扭曲变形，就是因为刚性不足。,三、弹性模量的测定,弹性模量的测定有动态法和静态法两种。动态法测量原理是截面均匀的棒状试样在两端自由的条件下，作弯曲振动时其弹性模量与基频固有频率、试样尺寸、试样质量有关，通

22、过悬丝藕合弯曲共振法装置测定。静态法是利用单向拉伸试验测定弹性模量的传统方法，试样可以制成圆形或矩形。,低碳钢拉伸弹性模量E,拉伸实验,双侧电子引伸计,用双侧电子引伸计 测量变形量,为引伸计刀口间 距离,材料在弹性范围内服从虎克定律，其应力、应变成正比关系：,用双侧电子引伸计 测量变形量,拉伸实验,将引伸计安装在试样上，受拉力后所产生的伸长量与力之间的线性关系由计算机显示，如下图。,求出直线上 a、b 两点的力和伸长量，用增量法，计算弹性模量E。,用增量法，计算式为：,上式中，,为原始截面积,试验方法：,（力增量）,（伸长量增量）,第六节 拉伸术语和定义,术语,与标距有关的术语 与应力有关的术

23、语与伸长或延伸有关的术语其他术语,与标距有关的术语,试样长度Lt平行长度Lc：标距原始标距L0引伸计标距Le断后标距Lu,板材、棒材试样,与试样有关术语的定义,1.原始标距（Lo）：施力前的试样标距。2.断后标距（Lu）：试样断裂后的标距。3.平行长度（Lc）：试样两头部或两夹持部分（不带头试样）之间平行部分的长度。4.伸长：试验期间任一时刻原始标距Lo的增量。5.伸长率：原始标距的伸长与原始标距Lo之比的百分率。6.断后伸长率（A）：断后标距的残余伸长（Lu-Lo）与原始标距Lo之比的百分率。注：对于比例试样，若原始标距不为5.65So1/2（So为试样平行长度的横截面积），符号A 应附以下

24、角标说明所使用的比例系数，例如，A11.3表示原始标距为11.3So1/2的断后伸长率。,与引伸计有关术语的定义,1.引伸计标距（Le）：用引伸计测量试样时所使用试样平行长度部分的长度。2.延伸：试验期间任一给定时刻引伸计标距Le的增量。3.残余延伸率：试验施加并卸除应力后引伸计标距的延伸与引伸计标距Le之比的百分率。4.屈服点延伸率（Ae）：呈现明显屈服（不连续屈服）现象的金属材料，屈服开始至均匀加工硬化开始之间引伸计标距的延伸与引伸计标距Le之比的百分率。,与引伸计有关术语的定义,5.最大力总延伸率（Agt）：最大力时原始标距的总延伸（弹性延伸加塑性延伸）与引伸计标距e之比的百分率。6.最

25、大力塑性延伸率（Ag）：最大力时原始标距的塑性延伸与引伸计标距Le之比的百分率。7.断裂总伸长率（At）：断裂时刻原始标距的总延伸（弹性延伸加塑性延伸）与引伸计标距Le之比的百分率。,A断后伸长率Ag 最大力塑性延伸率Agt 最大力总延伸率At断裂总延伸率e 延伸率mE应力-延伸率曲线上 弹性部分的斜率R 应力Rm 抗拉强度e 平台范围,屈服点延伸率Ae,屈服点延伸率Ae,与应力相关术语,屈服强度上屈服强度ReH下屈服强度ReL 规定延伸强度规定塑性延伸强度Rp规定总延伸强度Rt规定残余延伸强度Rr抗拉强度Rm,试验速率,应变速率：用引伸计标距Le测量时单位时间的应变增加值。平行长度应变速率的

26、估计值：根据横梁位移速率和试样平行长度Lc计算的试样平行长度的应变单位时间内的增加值。横梁位移速率vc：单位时间的横梁位移。应力速率：单位时间应力的增加。,断面收缩率Z：断裂后试样横截面积的最大缩减量与原始横截面积之比的百分率：Z=（S0-Su）/S0（100）最大力Fm：对于无明显屈服（不连续屈服）的金属材料，为试验期间的最大力。最大力Fm：对于有不连续屈服的金属材料，在加工硬化开始之后，试样所承受的最大力。注：对于显示不连续屈服的金属材料，如果没有加工硬化作用，就不定义Fm，即无确定的抗拉强度。,应力R：试验期间任一时刻的力除以试样原始截面积S0之商。抗拉强度Rm：相应最大力对应的应力。屈

27、服强度：当金属材料出现屈服现象时，在试验期间达到塑性变形发生而力不增加的应力点。应区分上屈服强度和下屈服强度。上屈服强度ReH：试样发生屈服而首次下降前的最大应力。下屈服强度ReL：在屈服期间，不计初始瞬时效应时的最小应力。,规定塑性延伸强度Rp：塑性延伸率等于规定的引伸计标距Le百分率时对应的应力。,注：使用的符号应附下角标所规定的塑性延伸率，例如，Rp0.2：表示规定延伸率为0.2%时的应力。,规定总延伸强度Rt：总延伸率等于规定的引伸计标距Le百分率时的应力。,注：使用的符号应附下角标所规定的总延伸率，例如，Rt0.5：表示规定总延伸率为0.5%时的应力。,规定残余延伸强度Rr：卸除应力

28、后残余延伸率于规定的引伸计标距Le百分率时对应的应力。,注：使用的符号应附下角标所规定的残余延伸率。例如，Rr0.2：表示残余延伸率为0.2%时的应力。,第七节 强度指标及其测定,材料强度的大小通常用单位面积上所承受的力来表示。强度的单位为Pa：1Pa=1N/m2但Pa这个单位太小，所以实际工程中常用MPa作为强度的单位：1MPa=106Pa钢材的屈服强度：2002000MPa,北京“鸟巢”外部钢结构Q460E钢，其屈服强度为460MPa。,一、屈服现象,在金属拉伸试验过程中，当应力超过弹性极限后，变形增加较快，此时除了弹性变形外，还产生部分塑性变形。当外力增加到一定数值时突然下降，随后，在外

29、力不增加或上下波动情况下，试样继续伸长变形，在力伸长曲线出现一个波动的小平台，这便是屈服现象。,初始瞬时效应,下屈服强度,上屈服强度,屈服平台,应力,应变,ReH,Rm,ReL,不连续屈服,屈服期间力不是始终持续增加，视为不连续屈服,应力,应变,0.5%,0.2%,Rp,Rm,连续屈服,屈服期间力始终持续增加视为连续屈服,二、屈服强度（yield strength）,屈服强度：当金属材料呈现屈服现象时，在试验期间达到塑性变形而力不增加的应力点。上屈服强度（ReH）：Upper yield strength试样发生屈服而力首次下降前的最大应力。下屈服强度（ReL）：Lower yield str

30、ength在屈服期间，不计初始瞬时效应时的最小应力。,ReH和ReL的计算公式：,在正常试验条件下，由于下屈服强度ReL的数值较为稳定，再现性较好，所以常将下屈服强度ReL选作屈服强度指标。在特别要求的情况下也可能测定上屈服强度。,三、规定塑性延伸强度（Rp）plastic extension,规定塑性延伸强度（Rp）：塑性延伸率等于规定的引伸计标距Le百分率时对应的应力。使用的符号应附下角标说明规定的塑性延伸率，如：Rp0.2表示规定塑性延伸率为0.2%时对应的应力。,四、规定总延伸强度（Rp）total extension,规定总延伸强度（Rt）：总延伸率等于规定的引伸计标距Le百分率时的

31、应力。使用的符号应附下角标说明所规定的总延伸率，如：Rt 0.5表示所规定的总延伸率为0.5%时的应力。,五、规定残余延伸强度Rr permanent set strength,规定残余延伸强度（Rr）：卸除拉力后残余延伸率等于规定的引伸计标距Le百分率时对应的应力。使用的符号应附下角标说明所规定的残余延伸率，如：Rr 0.2表示所规定的残余延伸率为0.2%时的应力。,六、拉伸试验要求,设定试验力零点：试验两端被夹之前，应设定力测量系统的零点。试验的夹持方法：使用楔形夹头、螺纹夹头等合适的夹具夹持，并确保试样和夹具对中。选择合适的试验速率测试各种拉伸性能：A.应变速率（包括横梁位移速率）B.应

32、力速率,试验速率,横梁位移速率，mm/min未考虑机器弹性柔度，很少使用有载试验机夹头分离速率，mm/min应用较多应力速率，N/mm2s-1液压试验机应变速率，mm/mm s-1或s-1衡量试样变形快慢最本质的方式,各种试验速率间的换算关系,弹性阶段：应力速率=E应变速率应变速率=1/E应力速率夹头分离速率=应变速率试样平行长度 1/E应力速率试样平行长度均匀变形阶段夹头分离速率=应变速率试样平行长度 1/E应力速率试样平行长度,七、强度指标的测定,ReL和ReH的测定Rp的测定Rt的测定Rr的测定Rm的测定,1.试验速率的选择（1）A（应变速率控制的试验速率）：可选用下面两个范围之一：范围

33、1：=0.00007s-1，相对误差20%范围2：=0.00025s-1，相对误差20%（推荐）（2）B（应力速率控制的试验速率）：如仅测定上屈服强度，试验速率应恒定并保持在下表的规定范围内。,（一）ReH和ReL的测定,如仅测定下屈服强度，在试样平行长度的屈服期间应变速率应在0.00025/s0.0025/s之间，并尽可能保持恒定。,2.试验方法的选择（1）图解法（2）指针法,（一）屈服强度ReH和ReL的测定,（1）图解法（测定ReH和ReL）,引伸计标距应1/2L0。引伸计不劣于1级记录力延伸曲线数据，直至超过屈服阶段判定原则：屈服前的第一个峰值力为上屈服力，不管其后的峰值力比它大或小。

34、屈服阶段中如呈现两个或两个以上的谷值力，舍去第一个谷值力，取其余谷值力中之最小者判为下屈服力。如只呈现一个下降谷值力，此谷值力判为下屈服力。屈服阶段中呈现屈服平台，平台力判为下屈服力。如呈现多个而且后者高于前者的屈服平台，判第一个平台力为下屈服力。正确的判定结果应是下屈服力必定低于上屈服力。,屈服前的第1个峰值应力判为上屈服强度，其后的峰值应力比它小；屈服阶段中如呈现两个或两个以上的谷值应力，舍弃第1个谷值应力不计，取其余谷值应力中最小值判为下屈服强度；,初始瞬时效应,图解法：例1,所谓初始瞬时效应是指从上屈服强度向下屈服强度过渡时发生的瞬时效应,初始瞬时效应,屈服前的第1个峰值应力判为上屈服

35、强度，尽管其后的峰值应力比它大；屈服阶段中如呈现两个或两个以上的谷值应力，舍弃第1个谷值应力不计，取其余谷值应力中最小值判为下屈服强度；,图解法：例2,屈服阶段中只出现一个谷值应力，这个谷值应力即为下屈服强度。,图解法：例3,屈服阶段中呈现平台，平台应力判为下屈服强度,图解法：例4,采用指针方法测定ReH和 ReL时，试验人员要注视试验机测力表盘指针的指示，按照定义判定上屈服力和下屈服力；当指针首次回转前指示的最大力判定为FeH；当指针首次停止转动保持恒定的力判定为FeL；当指针出现多次回转，则不考虑第一次回转，而取其余这些回转指示的最低力判定为FeL；当只有一次回转，则其回转的最低力判定为F

36、eL。,（2）指针法（测定ReH和ReL）,如材料屈服期间力既不下降也不是保持恒定，而是呈缓慢增加，只要能分辨出力在增加，尽管增加的量不大，这种状态判定为无明显屈服状态。相关产品标准规定了要求测定屈服强度，但材料在实际试验时并不呈现明显屈服状态，材料不具有可测的ReH和（或）ReL。遇到此种情况，建议测定规定塑性延伸强度（RP0.2)，并注明“无明显屈服”。仲裁试验采用图解方法。,测定ReH和ReL时应注意的问题,在试样上装夹引伸计。应变速率应尽可能保持恒定，并保持在下面两个范围之一：范围1：=0.00007s-1，相对误差20%范围2：=0.00025s-1，相对误差20%（推荐）如果试验机

37、不能进行应变速率控制，应该采用通过平行长度估计的应变速率，即恒定的横梁位移速率。具体方法：作图法（常规平行线法）滞后环法逐步逼近法力夹头位移法,（二）规定塑性延伸强度Rp的测定,应力,应变,0.5%,0.2%,Rp,Rm,Rp的测定,1.作图法（常规平行线方法）测定Rp,仅适用于具有弹性直线段的材料引伸计不劣于1 级准确度，引伸计标距1/2L0 记录力延伸曲线数据，直至超过Rp对应的力Fp 初始阶段如弯曲应进行原点修正在记录得到的曲线图上图解确定规定非比例延伸力Fp，进而计算Rp,平行线法测定规定塑性延伸强度,GB/T 228.1-2010,规定塑性延伸强度的测定由于在试验开始后的初始阶段容易

38、受非线形因素的干扰，使得力-延伸曲线初始部分弯曲，遇到这种情况要对曲线原点进行修正。修正的方法一般是通过对表观弹性直线段反向延长交于延伸轴，即可找到实际原点“O”，见下图。,GB/T 228.1-2010,力-延伸曲线的原点修正（0为真实原点）,GB/T 228.1-2010,2.滞后环法测定Rp,仅适用于不具有明显弹性直线段的材料记录力延伸曲线，加力至超过预期的规定塑性延伸强度后，将力卸除至约为所加力的10%，接着再施力直至进入力延伸曲线的包迹线范围。正常情况下会画出一个完整的滞后环。然后经过滞后环两端点划直线和作该直线的平行线确定Fp，进而计算Rp。如在达到实际Fp 点之前就已卸力，造成滞

39、后环两端点连线处于过C 点所作平行线的左侧，则以平行线与曲线的包迹线(图中虚线)的交点B 的力为Fp。包迹线是指该材料试样一次拉伸试验所呈现的曲线,Rp的测定滞后环法,滞后环方法测定Fp,包迹线交点确定Fp,滞后环方法测定规定塑性延伸强度,GB/T 228.1-2010,(a),(b),GB/T 228.1-2010,3.逐步逼近法测定Rp,适应于具有弹性直线段材料，也适用于无明显弹性直线段材料；不适合软铝等强度很低的材料。记录力延伸曲线至少直至超过Fp0.2，甚至可到Rm点。按标准中的附录H确定Fp0.2，进而计算Rp0.2。最后逼近得到确定Fp0.2的斜率线，可以将其用于确定其它规定非比例

40、延伸力Fp。这种方法是建立在“表观比例极限不低于规定塑料塑性强度RP0.2的一半”的假定，这一假定对于常见的金属材料是近似真实的。测力系统的准确度、引伸计准确度级别和试验时的速率等要求与上述的“常规平行线方法”相同。在国内已有不少自动测定系统中采用了这种方法。,逐步逼近方法测定Fp,OC=pLenn延伸放大倍数,规定塑性延伸强度的测定逐步逼近法为我国建立，已被国际标准ISO6892-1:2009采纳。原点修正：由于受非线性因素的影响，拉伸曲线的原点可能需要修正。修正的方法是将弹性上升段的走势反向延伸与延伸轴的交截，交截点作为修正原点。或者以逐步逼近得到BnDn直线与延伸轴的交截点作为曲线修正原

41、点。,GB/T 228.1-2010,规定塑性延伸强度测定时应注意的问题：当材料呈现无明显屈服状态时，应测定规定塑性延伸强度。当材料呈现明显屈服状态时，应测定ReH和ReL或ReL。相关产品标准应说明规定塑性延伸的百分率。按照规定塑性延伸强度的定义，规定塑性延伸强度是规定塑性延伸率所对于的应力。因此，不管在达到规定塑性延伸强度之前是否有高于它的应力出现，均以规定塑性延伸率对应的应力为规定塑性延伸强度。可以使用自动处理装置或自动测试系统测定规定塑性延伸强度，可以不绘制力-延伸曲线图。,GB/T 228.1-2010,取B点应力为规定塑性延伸强度,GB/T 228.1-2010,4.力夹头位移法测

42、定Rp,适用于具有明显弹性直线段的材料计算标距为试样的平行长度Lc。方法同作图法测定的Rp 为近似准确。因夹头位移(或横梁位移)不是仅仅由试样的平行长度的延伸所产生,而是包括了试样链的非弹性变形和链接间隙等,也包括了试样过渡弧的非比例变形。因此,测得的Rp 可能会偏低。试验工作效率较高，有利于大批量试样的试验。仲裁试验不采用此种方法。,（三）规定总延伸强度Rt的测定,1.试验速率要求测定Rt应按照规定的应变速率，应变速率应尽可能保持恒定，应选用下面两个范围之一：范围1：=0.00007s-1，相对误差20%范围2：=0.00025s-1，相对误差20%（推荐选取该速率）对于不能进行应变速率控制

43、的试验机，应该采用通过平行长度估计的应变速率，计算出横梁位移速率vc设备要求引伸计标距Le1/2L0，引伸计应为1级或优于1级准确度试验机测力系统的准确度应不劣于1级准确度。,3.方法：图解方法图解方法适用于具有或不具有明显弹性直线段的材料规定总延伸强度的测定。因为采用图解方法测定规定总延伸强度时，在力-延伸曲线上确定规定总延伸力时并不需要以曲线的弹性直线段斜率为基准。如同规定塑性延伸强度一样，按照规定总延伸强度的定义，规定总延伸强度是规定总延伸率所对于的应力。因此，不管在达到规定总延伸强度之前是否有高于它的应力出现，均以规定总延伸率对应的应力为规定总延伸强度。一般也需要修正曲线的原点。,图解

44、方法测定规定总延伸强度,（四）规定残余延伸强度Rr的测定,这是检查通过或未通过的验证试验，不作为标准拉伸试验的一部分。对试样施加相应于规定残余延伸强度的力，并保持此力1012s 后卸除，验证残余延伸是否超过规定的值L r（等于r L e）。若超过判为不合格，未超过判为合格。仅能测定试样是否符合标准或规范规定的最小规定Rr的要求，即判定是否合格，并不能测定其性能的具体数值多少。报告“Rr0.5=750MPa”的意思是：对试样施加750MPa 的应力，产生的残余延伸率小于等于0.5%。试验时可以施加适当的预拉力，以消除在零点附近的非线性。,（五）抗拉强度Rm的测定,1.试验速率:0.008s-1若

45、测定ReH和ReL时的应变速率为0.00007s-1(范围1)或0.00025s-1(推荐的范围2)，将应变速率提高到0.008s-1。图解法指针法,图解法测定Rm,定义：材料过了屈服后所能承受的最大应力。,注视指针的指示，对于连续屈服类型,读取试验过程中指示最大的力，对于不连续屈服类型，读取屈服阶段之后指示的最大的力作为最大力Fm，进而计算抗拉强度Rm。对于模拟标度的测力度盘，其分度的间隔宽度2.5mm 和 2.5mm 时，建议分别估读到1/10 和1/2 分度值。,指针法测定Rm,缩颈现象,在力伸长曲线上的最大载荷处，塑性变形主要集中于试样的某一局部区域，该处横截面积急剧减小，这种现象体称

46、为缩颈（Necking），是韧性材料在拉伸试验时变形集中于局部区域的特殊现象。,抗拉强度的工程意义,断裂是零件最严重的失效形式，所以，抗拉强度也是工程设计和选材的主要指标，特别是对脆性材料来讲。由于抗拉强度代表实际工件在静拉伸条件下的最大承载能力，且Rm易于测定，重现性好，所以抗拉强度Rm是工程上金属材料的重要力学性能指标之一，广泛用作产品规格说明或质量控制指标。对于脆性金属材料而言，一旦拉伸应力达到最大值，材料便迅速断裂了，所以抗拉强度Rm就是脆性材料的断裂强度，用于产品设计，其许用应力是以抗拉强度Rm为依据。,应变,应变,应力,应力,塑性材料,脆性材料,玻璃、陶瓷,下面两种材料强度相近，谁

47、的塑性好？,思考,那种材料弹性模量最大？（A）哪种材料脆性最大？（C）那种材料塑性最好？（A）那种材料韧性最好？（A）比较强度：屈服强度抗拉强度断裂强度,应变,应力,第八节 塑性指标的测定,第八节 塑性指标的测定,Ae的测定Agt和Ag的测定At 的测定A的测定Z的测定,屈服点延伸率Ae的测定,仅采用图解方法(包括自动方法)。试验速率应按照测定下屈服强度规定的试验速率要求。使用不劣于1 级准确度的引伸计，引伸计的标距应等于或尽量接近等于试样标距（试验报告中应报告引伸计标距）。试验时,记录力延伸曲线数据，直至超过屈服阶段结束点（即加工硬化开始点）经过屈服阶段结束点作平行于曲线的弹性直线段的平行线

48、，交于延伸轴,读取交点的非比例延伸计算Ae 如屈服阶段结束点不易于判别，可以经过屈服阶段最后一个谷点作切线（即水平线），然后延长加工硬化初始段的斜率线，此两线的交点作为屈服阶段结束点。,Ae=均匀加工硬化开始点的延伸-上屈服强度对应的延伸,(a)水平线法,均匀加工硬化开始点怎样确定？经不连续屈服阶段最后的最小值点做一条水平线a作均匀加工硬化曲线的最高斜率线c水平线a与最高斜率线c的交点即为均匀加工硬化的开始点。,Ae=均匀加工硬化开始点的延伸-上屈服强度对应的延伸,(b)回归线法,均匀加工硬化开始点怎样确定？在均匀加工硬化曲线前作一条屈服范围的回归线b作均匀加工硬化曲线的最高斜率线c水平线a与

49、最高斜率线c的交点即为均匀加工硬化的开始点。,最大力塑性延伸率Ag和最大力总延伸率Agt的测定,采用图解法：在用引伸计得到的力-延伸线图上测定引伸计标距建议等于或近似等于试样标距A5%，至少1级引伸计A5%，至少2级引伸计如力延伸曲线在最大力呈现一个平台，则取平台宽度的中点为最大力点人工方法仅适合于长产品，计算Agt需知道E，即 Agt AgRm/E,用引伸计得到的力-延伸线图,最大力塑性延伸率Ag和最大力总延伸率Agt的测定,断裂总延伸率At的测定,采用图解法：在用引伸计得到的力-延伸线图上测定引伸计标距建议等于或近似等于试样标距A5%，至少1级引伸计A5%，至少2级引伸计断裂位置在引伸计标

50、距范围内方有效，但At规定值除外注意引伸计的保护,用引伸计得到的力-延伸线图,断裂总延伸率At的测定,断后伸长率A的测定,定义：断后标距的残余伸长（Lu-L0）与原始标距（L0）之比的百分率。对于比例试样，若比例系数k不为5.65，符号A应附以下标注说明所使用的比例系数，例如A11.3。对于非比例试样，符号A应附以下标注说明所使用的原始标距，以毫米（mm）表示，例如A80mm。测定方法：1.手工测定法2.图解方法,1.手工测定法试验前，在试样的平行长度上居中部位标记试样标距L0，在标距内标出N个等分间隔。测定A时应将试样断裂的部分仔细地配接在一起使其轴线处于同一直线上，并采取特别措施确保试样断