金属材料拉伸试验按国家标准执行.ppt

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1、金属材料拉伸实验 按国家标准执行,东南大学力学实验中心,主讲教师 胥明,钢材试验标准,GB/T 228-87 金属材料室温 拉伸试验方法 GB/T 228-2002 金属材料室温 拉伸试验方法,新旧标准性能名称对照,新旧标准断后伸长率表示方法对照,结果数值修约间隔变化,试样的横截面形状和尺寸相关产品标准或协议根据产品的形状和尺寸,可按标准中附录AD 所规定试样的形状和尺寸。特殊产品可以规定其它不同的试样。试样横截面的形状一般可为圆形、矩形、弧形和环形,特殊情况可以为其它形状。标准中的附录AD 按照产品的形状规定了主要的试样类型。,试样原始标距(Lo)试样标距分为比例标距和非比例标距两种,因而有

2、比例试样和非比例试样之分。凡试样标距与试样原始横截面积有以下关系的,称为比例标距,试样称为比例试样下:(1)式中k 比例系数 5.65 So 原始横截面积,非比例标距(也称定标距)与试样原始横截面积不存在式(1)的关系。如果采用比例试样,应采用比例系数k=5.65 的值,因为此值为国际通用,除非采用此比例系数时不满足最小标距15mm 的要求。在必须采用其他比例系数的情况下,k=11.3 的值为优先采用。产品标准或协议可以规定采用非比例标距。不同的标距对试样的断后伸长率的测定影响明显。,试验机应符合GB/T16825-1997 规定的准确度级,并按照该标准要求检验。测定各强度性能均应采用1 级或

3、优于1 级准确度的试验机。引伸计是测延伸用的仪器。应把引伸计看成是一个测量系统(包括位移传感器、记录器和显示器)。引伸计应符合GB/T12160-2002 规定的准确度级,并按照该标准要求定期进行检验。,对试验机和引伸计的要求,原始横截面积的测量和计算值,1 测量的准确度要求要求测量出最小原始横截面积(So)。以实测的横截面尺寸计算试样原始横截面积。除非相关产品标准或协议另有规定,采用标称横截面积。测量准确度要求:薄板和薄带用矩形试样:横截面积准确度2%不经机加工试样:横截面积准确度1%机加工圆形和矩形试样:每个横截面尺寸准确度0.5%机加工弧形试样和环形试样(圆管段试样):横截面积准确度1%

4、,3 测量部位和方法(1)对于圆形横截面的试样,在其标距的两端及中间三处横截面上相互垂直的两个方向测量直径,取其平均直径计算面积,取三处测得的最小值为试样的原始横截面积,(2)对于矩形和弧形横截面试样,在其标距的两端及中间三处横截面上测量厚度(或壁厚)和宽度,取三处测得的最小横截面积为试样的原始横截面积。(3)对于环形横截面试样(圆管段试样),在其一端相互垂直的方向测量外直径和四处的壁厚,以平均外径和平均壁厚计算的横截面积为试样的原始横截面积。,5 原始横截面积的计算值因为原始横截面积数值是中间数据,不是试验结果数据,所以,如果必须要计算出原始横截面积的值时,其值至少保留4 位有效数字。计算时

5、,常数应至少取4 位有效数字。,原始标距的标记试样比例标距的计算值应修约到最接近5mm的倍数,中间数值向较大一方修约。标记原始标距的准确度应在1%以内。由于标记试样标距装置的检验尚无相应标准,因此,建议试验室应自行检查其准确度。可以用小冲点、细划线或细墨线做标记,标记应清晰,试验后能分辨,不影响性能的测定。对于带头试样,原始标距应在平行长度的居中位置上标出。,上屈服强度ReH和下屈服强度ReL的测定,(1)图解方法(包括自动方法)引伸计标距应1/2 L o。引伸计和试验机应不劣于1 级准确度。试验速率按13.1 和13.2 的要求。记录力-延伸曲线或力-位移曲线,或采集力-延伸(位移)数据,直

6、至超过屈服阶段。按照定义在曲线上判定上屈服力和下屈服力的位置点,判定下屈服力时要排除初始瞬时效应的影响。,上、下屈服力判定的基本原则如下:,屈服前的第一个峰值力(第一个极大力)判为上屈服力,不管其后的峰值力比它大或小。,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(第一个极小值力),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。,规定非比例延伸强度Rp 的测定,(1)常规平行线方法此方法仅适用

7、于具有弹性直线段的材料测定Rp,使用的试验机和引伸计均应不劣于1 级准确度,引伸计标距1/2 L o,试验时弹性应力速率按标准中的表4 要求,在进入塑性范围和直至Fp 应变速率不超过0.002 5/s。试验时,记录力-延伸曲线或采集力-延伸数据,直至超过Rp对应的力Fp。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。,抗拉强度Rm 的测定,(1)图解方法(包括自动方法)图解方法要求试验机不劣于1 级准确度,引伸计为不劣于2 级准确度,引伸计标距不小于试样标距的一半,试验时的应变速率不超过0.008/s(相当于两夹头分离速率0.48 L c/min)。,试验时,记录力-延伸曲线

8、或力-位移曲线或采集相应的数据。在记录得到的曲线图上按定义判定最大力。对于连续屈服类型,试验过程中的最大力判为最大力Fm;对于不连续屈服类型,过了屈服阶段之后的最大力判为最大力Fm,由最大力计算抗拉强度Rm。,不连续屈服类型,连续屈服类型,断后伸长率A 的测定,(1)人工方法试验前在试样平行长度上标记出原始标距(误差1%)和标距内等分格标记(一般标记10 个等分格)。试验拉断后,将试样的断裂处对接在一起,使其轴线处于同一直线上,通过施加适当的压力以使对接严密。用分辨力不劣于0.1mm 的量具测量断后标距,准确到0.25mm 以内。建议:断后标距的测量应读到所用量具的分辨力,数据不进行修约,然后

9、计算断后伸长率。,如果试样断在标距中间1/3 L o 范围内,则直接测量两标点间的长度;,如果断在标距内,但超出中间1/3 L o 范围,可以采用移位方法(见标准中附录F)测定断后标距。,如果断在标距外,而且断后伸长率未达到规定最小值,则结果无效,需用同样的试样重新试验。,(2)图解方法(包括自动方法)用引伸计系统记录力-延伸曲线,或采集力-延伸数据,直至试样断裂。读取或判读断裂点的总延伸,扣除弹性延伸部分后得到的非比例延伸作为断后伸长。扣除的方法是,过断裂点作平行于曲线的弹性直线段的平行线交于延伸轴,交点即确定了非比例延伸,见标准中的图1。引伸计的标距应等于试样的原始标距,可以不在试样上标出

10、原始标距(但建议标出)。建议,当断后伸长率 5%时,使用不劣于1 级引伸计;5%时,使用不劣于2 级引伸计。,Ag,A,Agt,At,图1,最大力总伸长率Agt和最大力非比例伸长率Ag 的测定(1)图解方法(包括自动方法)引伸计标距应等于或近似等于试样标距。建议,当最大力总延伸率 5%时,使用不劣于1 级引伸计;5%时,使用不劣于2 级引伸计。试验时纪录力延伸曲线或采集力延伸数据,直至超过最大力点。取最大力点的总延伸计算A gt。从最大力总延伸中扣除弹性延伸部分得到非比例延伸,扣除的方法见标准中的图1 所示。用得到的非比例延伸计算A g。当曲线在最大力呈现一平台时,应以平台的中点作为最大力点,

11、见标准中的图1。,Ag,A,Agt,At,Ag,A,20%,39.4%,计算实例,600 MPa,400 MPa,弹性模量200GPa,0.3%,0.2%,Ag,=19.7%修约后20%,A=39.2%修约后39%,断面收缩率Z 的测定,1 圆形横截面试样断面收缩率的测定圆形横截面试样拉断后缩颈处最小横截面并不一定为圆形横截面形状,但测定的方法基础是建立在假定为圆形横截面形状上。这样,以测定试样原始横截面积与断裂后缩颈处最小横截面积之差与原始横截面积之比计算断面收缩率。,可以采用式(6)直接计算断面收缩率Z,断后最小横截面积的测定应准确到2%以内。建议按标准中表3 的要求选用量具。在缩颈最小处

12、两个相互垂直方向上测量直径,取其平均值计算横截面积,必要时,将断裂部分在断裂处对接在一起后进行测量。,2 矩形横截面试样断面收缩率的测定按定义测定,但测定试样断后最小横截面积的方法,是基于一种假设模型并作近似处理,即假定矩形横截面四个边为抛物线型,它的等效横截面积粗略近似为,式中au 和bu 分别为断裂后缩颈处最小厚度和最大宽度。,断裂总伸长率At 的测定仅采用图解方法(包括自动方法)。引伸计标距应等于试样标距。建议,若断裂总延伸率 5%时,使用不劣于1 级引伸计;5%时,使用不劣于2 级引伸计。试验时记录力-延伸曲线或采集力-延伸数据,直至断裂。以断裂点的总延伸计算A t。,Instron3

13、367 电子材料试验机,实验设备,登录界面,进入测试窗口,程序选择,程序载入,输入样品文件名,用学号,输出结果到桌面,输入学号和姓名,安装试样,根据试样长度调整试验机的上、下夹头的位置，达到适当的位置后，试件先安装在试验机的下夹头内，试样安装必须正确，防止偏斜和夹持部分过短的现象。试验机调零后，再把试件上夹头夹紧。,加载 弹性阶段,强化阶段,拉伸曲线,测量试样断后尺寸,取下试样将断裂试件的两断口对齐并尽量靠紧，测量断裂后标距段的长度Lu；测量断口颈缩处的直径du，计算断口处的横截面积Su。,输入样品断口截面尺寸,确定最大力,确定下屈服强度,确认完成最大力和屈服强度取出试样,结束样品,结束样品,完成报告,完成报告,试验结束,整理试验设备整理试验纪录,