ASTMEM中文版金属材料拉伸试验方法.docx
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1、金属材料拉伸试验的标准试验方法1 范围1.1 本方法适用于室温下任何外形的金属材料的拉伸试验。特别是对于屈服强 度、屈服点延长率、抗拉强度、延长率和断面收缩率的测定。对于圆形试样,标距长度等于直径的 4 倍【E8】或 5 倍【E8M】对于 E8 和 E8M,试样的标距长度是两个标准的最大区分,其他技术内容是全都的。用粉末冶金P/M材料制成的试样无此要求,以保持工业要求的材料的压力至规定 的设计面积和密度。1.3 除本方法规定外,可对特别材料制定单独的技术标准及试验方法,例如:试 验方法和定义A370,试验方法 B557, B557M。除非另有规定,室温应定为 10 38C 。国际单位SI和英制
2、单位相互独立,两个单位体系的数值并不完全相等,因此, 它们应当独立使用。两个单位体系结合使用得到的数值与标准不符合。1.6 本标准并不涉及全部平安的问题,假设有,也是与它的用途有关。在使用本 标准前制定适当的平安和安康标准,确定使用的规章制度是本标准使用者的责 任。2 参考文件2.1 ASTM 标准:A 356/A 356M 铸钢、碳素钢、低合金钢、不锈钢、蒸汽锅炉钢的产品标准A370 钢产品力学性能试验方法及定义B557 锻、铸铝合金和镁合金产品的拉伸试验方法B557M 锻、铸铝合金和镁合金产品的拉伸试验方法 公制E4 试验机的力学校验方法E6 力学性能试验方法相关术语E29 用标准方法确定
3、性能所得试验数据的有效位数的推举方法E83 引伸计的的校验及分级方法E345 金属箔拉伸试验的测试方法E691 试验室之间探讨确定试验方法准确度的实施指南E1012 拉伸载荷下试样对中方法确实定E1856 试验机计算机数据分析处理系统的使用指导3 术语3.1定义在 E6 中消灭的有关拉伸测试的名词术语均可以用在该拉伸试验 方法中。另外需补充以下术语:3.1.1 不连续屈服轴向试验中,由于局部屈服,在塑性变形开头的地方观看 到力的停滞或起伏应力 -应变曲线不肯定消灭不连续 。3.1.2 断后延长率由于断裂,使得施加的力突然降低,在此之前测得的延长 率。很多材料并不消灭力突然降低的状况, 这时断后
4、延长率通过测量力减小到最 大力的 10%时的应变值获得。3.1.3 下屈服强度 LYSF-L2 轴向试验中,不考虑瞬时效应的状况,不连续 屈服过程中记录的最小应力。均匀延长率ELU % 在试样消灭缩颈、断裂或者二者都消灭之前, 所承受最大力时材料的延长率为均匀延长率。3.1.4.1 说明:均匀伸长率包括弹性延长率和塑性延长率。上屈服强度LYSFE轴向试验中,伴随不连续屈服首此消灭的应力 最大值首次消灭零斜率时的应力 ;屈服点延长率YPE 轴向试验中,不连续屈服过程中上屈服点应力斜率为 0 时的转换 /临界点所对应得应变与均匀应变硬化转折点之间的应变差用百分比表示。假设均匀应变硬化转折点超出应变
5、范围,那么YPE 的终点是ab两条直线与横轴的交点:a 应力一应变曲线的不连续屈服段,通过最终一个零斜率点的水平正切线;b 应力一应变曲线的均匀应变硬化段的正切线。假设在屈服的地方或四周没有消灭斜率为零的点, 那么材料的的屈服点延长率为 0%。4 意义和作用拉伸试验供给了在单轴拉伸应力条件下材料的强度和延性数据,此数据对材料的比较、合金争论、质量治理以及在某些特定的条件下的设计供给了帮助。从零件或材料上选取局部样坯加工成的标准试样的拉伸试验的结果, 代表最终产品或它在不同环境中工作的强度和延性性能。本试验方法可满足应与商业验收试验,并已广泛用于贸易。不肯定5 设备试验机一一用于拉伸试验的试验机
6、必需符合 E4 规定要求;用于确定抗拉强度和屈服强度的力应当在 E4 中规定的试验机的测量范围之内。夹具概述一一传递试验机对试样施加力的各种类型的夹持装置均可使用。为了 保证试样标距内受到轴向拉伸应力,试样的轴线必需和试验机夹头的中心线重 合,任何不符合此要求的装置都可能引入通常应力计算中未考虑的弯曲应力。注 1这个偏心力的施加效果可以由计算扭矩和由此增加的应力表现出来。 对于一个标准的直径为的试样,每偏心 ,应力就增加 1.5%;对于直径为 9mm 的试样, 应力增加 2.5%;对于直径为 6mm的试样,应力增加 3.2%。注 2对中方法在 E1012 中给出。楔形夹具试验设备通常装有楔形夹
7、具,这些夹具通常用于夹持塑性金 属长试样和如图1 所示的扁平试样。然而,无论什么缘由,假设一对夹具与另一 对夹具夹持的位置不同轴,那么就会产生不抱负的弯曲应力。尺寸mm标准试样小尺寸试样板状类型 40mm 宽溥板类型宽6mm 宽G标距长度注 1、2200 0.250.0 0.125.0 W宽度注 3、440.0 2.012.5 0.26.0 T厚度注 5材料厚度R圆角半径、最小注5256L总长注 2、7、8450200100A缩断局部长度、最小2255732B夹持局部长度、最小注9755030C夹持局部宽度、大约注4、9502010图1长方形拉伸试样注 1对于宽度为 40mm 的试样,断裂后测
8、量伸长的冲孔标志应当在试样的扁平面上或者 在试样的边部应在缩断长度的范围内。可以使用一套使用一对或多对 200mm 的冲孔标志。9 个或更多的 25mm 冲孔标志,或者注 2 -当不要求宽度为 40mm 试样的伸长测量时,75mm 的缩断面的最小长度可以使用全部与板材类型样品相类似的其他尺寸。注 3 -对于这 3 个尺寸的试样,缩短面的端部的宽度误差分别不超过或者。另外从端部到中心渐渐降低,但每端的宽度与中心的宽度差不超过1%。注 4对于这 3 个尺寸的试样,必要时,使用较小的宽度 W 和 C。在这种状况下,缩 断面宽度应当与被试验材料允许的宽度一样, 品规格的伸长要求不适用。除非另有说明,否
9、那么当使用这较小试样时, 产注 5尺寸 T 是材料规格供给的试样的厚度。宽度为 5mm 的试样的最小厚度为 40mm。 宽度为 19mm 和6mm 的试样的最大厚度分别为 和 6mm。注 6对于宽度为 40mm 的试样,当使用断面切削器加工缩断面时,在度下,钢试样允许的缩断面的端部最小半径为13mm。690MPa 的拉伸强注 7上表显示尺寸都是最小值,为了确保最小长度,夹具肯定不能超过渡局部,见注 9。A、B 之间的过注 86mm 宽的试样进展试验时,为了获得轴向力,试样的总长应与材料的长度一样, 允许到达 200mm。注 9假设可能,最抱负的状态是,夹持断面的长度能够使试样伸入到夹具的2/3
10、 处或者更长。假设宽度为的试样的夹持局部的长度为10mm,那么需要用于更长夹持局部的夹具来夹持试样,防止在夹持局部发生滑动或未加紧等错误。注 10对于这 3 个尺寸的试样,试样的端部两侧面关于缩断面的中心线相对称,误差分别在、和之内。但是,对于仲裁试验和由产品规格要求时,宽度为的试样的端部对称度应当在之内。注 11 对于每种试样类型,全部圆角的半径都应当相等,误差在某一端面上,两圆角的曲率中心应位于中心线的垂直平分线上,误差在范围之内。在范围之内。注 12试样需供给以下信息仲裁试验除外:a使用上面的偏差;b供给足够多的标志以便确定延长量;c使用适宜的引伸计以确定屈服强度。假设断裂发生在距夹持装
11、置边沿缺乏 2W 处,所确定的拉伸特性不能代表材料的性能。在验收试样中,假设特性满足了规 定的最低要求, 就不需要更进一步的试验,但假设它们低于最低要求,那么放弃本次试样并重 进展试验。在楔形夹具反面装有衬垫,它们厚度必需一样并且外表平直、平行。为了达 到最正确的效果,楔块最好是通过试验机夹头支撑在衬垫整个长度上, 这就需要有 几种厚度的衬垫在规定的试样厚度范围内使用。 为了能适当的夹紧,每个夹具的整个锯齿面最好都与试样相接触。楔形夹具的正确对中和适宜的衬里如图2Lr口口电htirn Piarrudin 也 or HEI-UW k* 世口 d of Wihri 寸 Machinet SpeCl
12、 rner” “hll; 祐KgGf rs对于短的试样和简单材质的试用于夹持扁般状况下需要使用机械加工的试样和特别夹具,从而保证试样负载尽可能完全沿拉伸轴向均与分布见用于夹持有螺纹、台肩的试样及脆性材料的夹具一一图3 给出了用于带螺纹端部试样夹持装置的示意图,图 4 是用于夹持带台肩端部试样的夹具。 这些夹持装置应通过适当润滑的球形座支撑固定到试验机的头部,球形支撑之间距离应 尽可能大。薄板材料的夹具一一图 5 所示为自调整夹具,用于夹持那些无法用一般楔 形夹具夹持的薄板材料。线材的夹具一一图 5、图 6 所示的楔形或挽勒式夹具、或平面楔形夹具都 可以用于线材的夹持。图 3 用于夹持带螺纹试样
13、的夹持装置图 5 用于夹持薄板和线材试样的夹持装置图 4 用于夹持带台肩试样的夹持装置图 6 线材试验的减勒锁夹置尺寸测量装置一一千分尺和其他用来测量长度的装置必需准确,而且精 确度至少到到达要求测量的最小单位的一半。弓|伸计一一用于拉伸试验的引伸计应当符合E83 中有关这个试验方法工序中规定的级别要求。引伸计用于测量和验证屈服强度对应的的应变值以及断后 延长率假设需要。标距测量长度小于等于试样标距长度的引伸计可以用来确定屈服性能。 对于等截面的试样如具有全截面的丝材、线材、棒材等,用于确定屈服性能 的引伸计的标距不应超过夹具间距离的 80%。测量断后延长率的引伸计,其标距 应当等于所测试样的
14、标距长度。6 试验试样概述试样尺寸一一试验的试样既可以是实际尺寸,也可以是加工后的如进展 试验材料的产品标准中表达的那样。位置除非另有规定,试样的轴线应在原始材料内按如下方法定位:对于厚度、直径,或板材平面间的距离 40mm 的产品,试样的轴线应当 在产品中心处; 对于厚度、直径,或板材平面间的距离40mm 的产品,试样的轴线应当 在产品的中心至外表的中间位置处。试样加工一一不正确的试样制备会导致不满足或者错误的结果。因此,在 预备试样时特别是加工试样时,要保证最大的准确度和最小的偏差。制备试样的缩断局部应防止冷加工、缺口、刀痕、凹槽、毛刺、粗糙表 面或边、过热等其他可能影响对性能测量造成有害
15、影响的因素。注 3对缩断局部的冲压或剪切可能在边缘产生严峻的冷加工或剪切毛刺,应予加工去除。对于长方形试样,其缩断局部的棱和角磨削或研磨后,不应导致试样横 截面积值与计算面积值产生很大的差异。对于脆性材料,在标距的末端应当使用大半径的圆弧。试样的横截面积在缩断局部的中间位置应当最小,确保断裂在标距长度 之内。鉴于此缘由,在每个试样的缩断局部允许有肯定的锥度下面有具体描述o 样品外表光滑度一一当材料以不同于制造状态的外表条件试验时,试样的 外表光滑度应当符合产品标准的要求。注 4对于高强度和低韧性的材料,应当热别留意试样外表光滑度的均匀性和质量,由于 这些是影响试验结果的一个因素。平板试样一一图
16、 1 给出了标准平板类型的试样。这种试样用来试验标称 厚度?5mm 的板材、型材和平板材料。假设产品标准允许,其他类型的试样、 和供给的试样也可以使用。薄板试样图 1 给出了标准薄板类型的试样,这种试样用于试验标称厚度范围在 19mm 之间的薄板、板材、扁平线材、带材、条、环、型材等金属材 料。假设产品标准允许,其他类型的试样、和供给的试样也可以使 用。注 5试验方法E345 可以用于厚度达的材料的拉伸试验。尺寸,mmG标距长度50.0 W宽度注 112.5 T厚度,最大注 216R圆角半径,最小注 313L总长,最小200A缩断局部长度,最小57在端部可以使用销钉,如图 7 所示。为了防止薄
17、的高强度材料在试验时发 生卷曲,有必要在夹持端使用使用刚性加强板。B夹持局部长度,最小50c夹持局部宽度,大约50D芯杆孔的直径,最小注 413E芯杆距离端部的距离,大约40F孔距圆角的距离,最小13图 7 50mm 标距长度的销钉负载拉伸试样注 1缩断局部的端部宽度误差不超过。从端部到中间位置允许有肯定的锥度,但每个端部的宽度与中间位置的宽度差不能超过注 2尺寸 T 是产品标准中所述的试样的厚度。1%。注 3对于一些材料,圆角的半径R 需要13mm。注 4 孔必需在缩断局部的中心线上,误差允许在土范围之内。注 5不同尺寸的 C D、E、F、L 都可以,只要确保断裂在标距长度范围之内即可。圆形
18、试样图 8 给出了直径为的标准圆形试样,广泛应用于金属材料试验, 包括锻造和铸造的材料。图 8 也给出了与标准圆形试样成比例的小尺寸试样。当无法制备标准圆形 试样或如图 1 所示的平板试样时,可以使用其他尺寸的小圆形试样。 对于任何小 尺寸试样,依据标准 E8 时,标距长度应是试样直径的 4 倍,依据标准 E8M 时, 标距长度应是试样直径的 5 倍。尺寸,mm标距长度是试样直径的4 倍【E8】标准试样与标准试样成比例的小尺寸试样试样 1试样 2试样 3试样 4试样 5G标距长度50.0 36.0 24.0 16.0 10.0 D直径注 112.5 9.0 6.0 4.0 R圆角半径,最小10
19、4862A缩断局部长度,最小注 25645302016尺寸,mm标距长度是试样直径的 5 倍【E8M】标准试样与标准试样成比例的小尺寸试样试样 1试样 2试样 3试样 4试样 5G标距长度62.5 45.0 30.0 20.0 12.5 D直径注 112.5 9.0 6.0 4.0 R圆角半径,最小108642A缩断局部长度,最小注 27554362420图 8 标准圆拉试样及与标准试样成比例的小尺寸试样注 1缩断局部从端部到中心可以有肯定递缩的锥度,但端部与中心的直径差不能超过1%。注 2假设需要,缩断局部可以增加到能适应一个适宜标距引伸计的长度。用于测量延长的参考标志应当在标距长度处隔开。
20、注 3标距和圆角如图 8 所示,只要能够保证轴向负载,试样端部可以是适合于试验机夹 头的任何外形如图 9 所示。假设是用楔形夹具夹紧,试样夹持长度至少要确保能够伸入 到试验机夹头的 73 位置处, 甚至更长。注 4图 8 和图 9 所示的圆形试样,标距长度是标称直径的在一些产品标准中供给的其他试样,在尺寸公差范围内,除非比率为伸值不能与从标准试样获得的延长值相比较。4 倍【E8】或 5 倍【E8M】。4:1 或者 5:1,否那么延注 5直径比 6mm 小的试样只有在下面状况下可以使用:试样的材料尺寸不够获得较大 试样;相关方都同意使用这种试样进展验收试验。更小尺寸的试样在加工和试验方面要求更适
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