金属高温拉伸试验方法GB4338-84.doc

金属高温拉伸试验方法 GB 4338-84本标准适用于在1001100测定金属材料的规定非比例伸长应力、屈服点、抗拉强度、伸长率、断面收缩率等拉伸性能。1 一般规定11定义111试样平行长度：试样两头部之间的平行部分的长度。112试样标距：拉伸试验过程中的任一时刻，用以测量试样伸长的那一部分长度。a试样原始标距：室温下，拉伸前试样的标距。b试样断后标距：试样拉断后，在室温下将断裂的两段对接在一起，使其轴线同处于一直线上时的标距。113引伸计原始标距：引伸计测量试样伸长的原始长度。114负荷：拉伸试验过程中试样承受的轴向拉力。115应力：拉伸试验过程中的任一时刻，负荷除以试样原始横截面面积的商。116规定非比例伸长应力：在试验温度下，拉伸试验加荷过程中，试样标距部分的非比例伸长达到规定原始标距的百分数(本标准所测定非比例伸长应力系指大于或等于0.1非比例伸长的应力。一般测定0.2非比例伸长应力)时的应力。117屈服点：在试验温度下，试样的拉伸过程中，达到产生塑性变形而负荷不增加仍能继续伸长时所对应的应力。118上屈服点：在试验温度下，试样在拉伸过程中，试样发生屈服而负荷首次下降前的最大负荷所对应的应力。119下屈服点：在试验温度下，试样在屈服阶段最低负荷所对应的应力。当出现多个负荷降低的凹谷时，应为第一个凹谷之后最低负荷所对应的应力。1110抗拉强度：在试验温度下拉伸试验过程中，试样承受的最大负荷所对应的应力。1111伸长率：试样拉断后，在室温下原始标距的增量与原始标距的百分比。1112断面收缩率：试样拉断后，在室温下原始横截面最大缩减量与原始横截面积的百分比。12符号，名称及单位见表1；表 1符号名称单位符号名称单位a0试样原始厚度mmPsu上屈服负荷N(kgf)b0试样原始宽度mmPs下屈服负荷N(kgf)d0试样原始直径mmPb最大负荷N(kgf)d1试样断后最小直径mme规定非比例伸长应力N/mm2(kgf/mm2)L0试样原始标距mms屈服点N/mm2(kgf/mm2)L试样总长度mmsu上屈服点N/mm2(kgf/mm2)L1试样断后标距mmsL下屈服点N/mm2(kgf/mm2)Lc试样平行长度mmb抗拉强度N/mm2(kgf/mm2)Le引伸计原始标距mms伸长率F0试样原始横截面面积mm2断面收缩率F1试样断后最小直径处横截面面积mm2规定非比例伸长率Pe规定非比例伸长负荷N(kgf)n伸长放大倍数Ps屈服负荷N(kgf)t规定试验温度注：可以采用1kgf9.81N，1N/mm2=1MPa的换算关系。2 试样21试样的形状及尺寸211圆形比例试样：见图1、表2，试样原始标距按L0=5d0计算，试样平行长度L0L0+d0，试样头部根据试验机夹具尺寸确定，一般采用螺纹连接。图1 圆形比例试样表2 圆形比例试样各部分尺寸 mm序号d0DRHL0LeL110M1621020506011325M121.7551525306933M6138151839注：d0=3mm的试样需双方协议后方能使用。212板状比例试样：本标准试样宽度为15、20mm两种，试样原始标距按L0=计算，标距内最大宽度与最小宽度之差不大于0.05mm，试样厚度为产品厚度并保留原表面。试样平行长度，试样头部根据试验机夹具确定，一般采用销孔连接，见图2、表3。图2 板状比例试样表3 板状比例试样各部尺寸 mm序Le号a0b0BHCdL0L10.51.015384522103516921.02.015384522104517832.03.015384522105018543.04.015384522106019254.05.020506030157524365.06.020506030158024876.07.0205060301585253注： 扳材厚度大于7mm；在有关标准无规定时可加工成5mm圆形试样。 试样原始标距按标称尺寸计算。213圆形试样测定规定非比例伸长应力，也要采用图3、图4的试样。图3 直径为5mm圆形试样图4 直径为10mm的圆形试样214板状试样测定规定非比例伸长应力，也可采用图5、图6的非比例试样。图5 试样宽度为6mm的板状试样注：b0=6mm的试样需双方协议后方可使用。图6 试燕宽度为15mm的板状试样注：用于测定非比例伸长应力的圆形、板状试样的凸台部分可根据引伸计结构自行设计。215有关标准或双方协议规定采用其他类型试样，可按其规定执行。22样坯切取及试样制备221样坯切取的数量、部位、取向应按有关标准或双方协议规定。222切取样坯和机加工试样时，应防止因冷加工或热影响而改变材料的性能。223机加工后的试样应平直、无毛刺、划伤及其他人为损伤。224对伸长率低的材料，可采用平行长度中间处的直径(宽度)比其两端稍小，但其差不应超过直径(宽度)的0.5。试样表面应光滑，无明显划痕，并应在报告中注明。3 试验设备31试验机311各种类型拉伸试验机均可使用，其误差应符合下列要求：a负荷示值误差不应超过1；b负荷变动度不应超过1；c负荷进回程示值相对差不应超过2；d试验机和夹具应能使试样正确地承受轴向负荷，负荷同心度不应超过15。312试验机应具备调速指示装置，其速度能在本标准规定的范围内控制和调节，并保持加卸荷平稳，无冲击现象。313试验机应由国家计量部门定期检定。32加热装置321可采用辐射式或其他形式加热炉对试样加热，但加热炉炉膛均热带长度不得小于试样原始标距的2倍。322测定炉膛均热带长度时，在所测定的范围内温度偏差及温度梯度应符合表4规定。表 4试验温度温度偏差温度梯度900110055注：温度偏差：买测温度与规定温厦之差。温度梯度：所有被测温度之差的最大值。33温度测量装置331测量或记录试样温度所采用的热电偶、补偿导线、电子电位差计、毫伏计等均应按国家计量局颁布的检定规程进行定期检定。测量仪器的灵敏度不大于1，精度不低于0.1级，温度记录仪的精度不低于0.5。332热电偶的参考端温度保持恒定，偏差不应超过0.5。34引伸计341引伸计应进行标定，标定时引伸计的工作状态尽可能与试验工作状态相同，引伸计的标定与分级方法见附录A。342经过标定的引伸计，在日常试验前应注意检查，即在全量程内标定一组完整的数据，用原标定系数计算核对应变误差，当发现异常或经使用一段时间后，仍需要按附录A的方法重新进行标定。343引伸计应符合下列要求：a测定规定非比例伸长应力和屈服点的引伸计应能测定试样相对两侧面的平均伸长。引伸计最大应变示值误差为0.0002。b引伸计实际标距与标称标距的偏差不应大于0.5。c引伸计伸长进回程示值相对误差不应大于0.5。注：引伸计实际标距系指引伸计装卡试样E测量试样伸长的实际标距。4 试样尺寸的测量41圆形试样直径，应在试样标距两端及中间处，两个相互垂直方向，用精度不低于0.01mm的量具测量。42板状试样宽度、厚度应在试样标距两端及中间处，用精度不低于0.02mm的量具测量。43试样的原始横截面面积应取三处测定的横截面积中最小值。44试样原始标距应修约到5mm的倍数，小于2.5mm的数值舍去，等于或大于2.5mm的修约为5mm。45对于测定伸长率试样，应在平行部分表面上选用小冲点、细划线或其他相应标记做出两个或一系列等分的标记以表明标距，但不得影响性能测定。46原始标距的标记应准确，一般偏差不应大于0.2mm，但对于伸长率低的材料则不应大于0.1mm。5 试验条件51试样加热与温度测量511当试样原始标距小于或等于50mm时，两端各绑一支热电偶。当试样原始标距大于5mm时，在两端及中间各绑一支热电偶。512试样装入炉后，一般应在1h内加热至规定的试验温度，待温度稳定后保温不少于15min时，在保温时间内直至试样断裂前试验温度应符合表4规定。513热电偶的测量端与试样表面应紧密接触，并应防止炽热炉壁直接辐射。52拉伸速度：除有关标准或双方协议另有规定外。521测定规定非比例伸长应力和屈服点时，屈服期间，试样标距内应变速率应在0.0030.007/min范围内尽量保持某个恒定值。在不能够控制应变速率情况下，可以采用试验机夹头空载移动速度为0.02Lemm/min。仲裁试验的应变速率为0.005/min。522屈服后或不测定规定非比例伸长应力和屈服点时，试验机夹头空载移动速度为0.1Lemm/min。6 性能测定61规定非比例伸长应力的测定611规定非比例伸长应力用负荷伸长作图法测定。在负荷伸长曲线上自弹性直线段与横坐标轴的交点O起，截取一相当于规定非比例伸长的距离OC(OC等于nLe)，过C点作平行于弹性直线段的CA线交于负荷-伸长曲线于A点。A点对应的负荷即为规定非比例伸长负荷，见图7口。规定非比例伸长应力按式(1)计算：(1)绘制负荷伸长曲线时，负荷坐标轴每毫米所代表的负荷应使力不大于10N/mm2(1kgf/mm2)；负荷伸长曲线的高度使R处于负荷轴的1/2以上，伸长轴放大倍数的选择应使图中OC段的长度不小于5mm。注：引伸计在炉外部分，不应受环境温度变化影响。当引伸计标距不等于试样原始标距时，以引伸计实际标距计算非比例伸长，原始标距按211，212规定。612如果负荷伸长曲线无明显直线段，以致采用一般方法不易确定规定非比例伸长负荷时，可采用以下方法确定。6121两点法：在负荷伸长曲线上取得B、D两点，其对应负荷分别为0.1P0.2，0.5P0.2以BD连线为基准，按6.1.1作平行线法确定非比例伸长负荷，见图7b。注：首先从负荷伸长曲线直观估计P0.2的值确定B、D两点连线，而作平行线法求出第一次逼近的P0.2值，以此值作第二次逼近，一般作两次逼近已足够，以最后一次确定B、D两点连线的斜率为基准，确家规定非比例伸长负荷。6122滞后环法：对试样连续加荷至超过预期规定非比例伸长应力对应的负荷后，立即将负荷卸至约所加负荷的10，接着再连续加荷，同时绘出加荷-卸荷-再加荷的负荷伸长曲线，利用卸荷与再加荷线所构成的滞后环。过滞后环两端点作一直线，按照611作平行线法确定规定非比例伸长负荷，见图7c。图7 规定非比例伸长应力的曲线注：在生产检验中圆形试样可以使用负荷夹头位移作图法测定规定非比例伸长应力0.2，确定规定非比例伸长负荷P0.2，按611，612规定，仲裁试验则采用负荷-伸长作冈法。采用两点法或滞后环法，由双方商定。62屈服点的测定621除有关标准或双方协议另有规定时，一般对具有上下屈服点的材料，应测定其下屈服点，并以屈服点的符号s表示。无明显屈服现象的材料，一般应测定其规定非比例伸长应力0.2。622负荷伸长作图法：在自动装置绘出的负荷-伸长曲线上，找出屈服平台的恒定负荷或屈服阶段的最低负荷，当出现多个负荷下降的凹谷时，应取第一个凹谷之后的最低负荷作为屈服负荷，见图8。屈服点按式(2)计算：(2)绘制负荷-伸长曲线时，负荷轴的选择与611相同。伸长轴放大倍数一般不应小于50倍。图8 屈服点的应力-癌变随线623负荷夹头位移作图法，在自动记录装置绘制的负荷夹头位移曲线上确定屈服负荷。屈服负荷的确定、屈服点的计算、负荷轴和伸长轴放大倍数的选择均与622相同。624指针法：在生产检验中允许使用此方法测定屈服负荷，即在试验温度下，对试样连续加荷，读取当测力表盘指针停止转动时指示的恒定负荷或指针回转期间指示的最低负荷。当指针出现多次回转时，应读取第两次回转之后指示的最低负荷。仲裁试验则采用负荷-伸长作图法。63抗拉强度的测定在试验温度下，对试样连续加荷，从测力表盘或负荷申长曲线、负荷夹头位移曲线上读取最大负荷，见图9。抗拉强度按式(3)计算：(3)64伸长率的测定图9 抗拉强度的应力-应变曲线641断后标距L1的测量：在室温下，将拉断后试样的两段在拉断处紧密对接在一起，使其轴线同处于一直线上，此时拉断处的缝隙应计人试样断后的标距L1内，L1用下述方法之一测量。6411如果拉断处到最邻近的标距端点的距离大于L0/3时，可直接测量标距两端点距离即为L1。6412如果拉断处到最邻近的标距端点的距离小于或等于L0/3时，直接测量标距两端点距离所测定的伸长率不完全代表材料性能，应在报告中注明。642测量断后标距L1，用精度不低于0.02mm的量具测量。643伸长率按式(4)计算；(4)注：如果直接测量所求得的伸长率达到有关标准规定的最小值，则无论拉断处位于标距何处，试验结果仍为有效。65断面收缩率的测定651在室温下将断后圆形试样的两段在拉断处紧密对接在一起，使其轴线同处于一直线上。在其直径最小处的两个相互垂直方向上测量其直径，用二者的算术平均值计算断后最小直径横截面积F1。652测量断后最小直径，用精度不低于0.02mm的量具测量。653断面收缩率按式(5)计算：(5)注：除技术条件另有规定时，板状试样不测定断面收缩率。7 试验结果处理71测得性能数值的修约按相应标准规定位数修约，在所需位数后一位均按 GB1.1-81标准化工作导则编写标准的一般规定附录C数字修约规则执行。72试验出现下列情况之一者，试验结果无效，此时应补做同样数量的试验。a试样断在标记上或断在标距外，而且造成其中一项或多项性能不符合规定要求者；b试验中操用不当；c试验期间仪器发生故障；d试样拉断后出现两个或两个以上缩颈。8 试验记录及试验报告81试验原始记录应包括以下内容：a委括单位、材料牌号、规格及炉号；b试样编号及尺寸；c试验温度及保温时间；d试验机型号及拉伸速度和引伸计类型；e试验员及试验日期。82根据要求试验报告包括以下内容：a屈服点；b规定非比例伸长应力；c抗拉强度；d伸长率；e断面收缩率；f校对和审核者。附 录 A引伸计的标定与分级方法(补充件)本方法适用于标定自动记录长度变化的引伸计。A1 定义A11引伸计：测定试样伸长装置，它包括变形传感器和记录或指示装置。A12引伸计原始标距：引伸计测量试样伸长的原始长度。A13伸长示值：引伸计标距相对原始标距变化的指示值。A14应变：标距内单位长度的伸长。A15标定：测定引伸计伸长示值与标定器给定位移的关系。A16伸长放大倍数：引伸计伸长示值与标定器给定位移量关系曲线的斜率。A17标定系数：标定器的位移量与引伸计标距和引伸计伸长示值乘积之比。标定系数乘以引伸计伸长示值即可得相应的应变，用式(A1)表示：(A1)式中，f-标定系数；Le-引伸计原始标距；l-标定器给定位移理；le-引伸计伸长示值。A18应变示值误差：引伸计的应变示值减去标定器给定的应变值。A19引伸计等级：规定的应变示值误差级别。A2标定器A21标定器是用以对被标定的引伸计施加精确位移量的仪器。它由刚性支架、两个严格同轴的心轴或装卡引伸计的夹具、精确测量沿心轴轴向位移变化的测微计(或千分表，下同)组成。引伸计装卡于上下心轴上，一个心轴固定，另一个心轴与测微计结合，并可南测微计上下带动而变化与固定心轴的相对距离。A22标定器的精度可以用干涉仪或块规标定，标定器允许误差不大于引伸计允许误差的1/3。A23标定器测微计的最小分度不大于0.001mm。A24标定器应具有标定不同结构型式引伸计的能力。A3标定A31标定是在室温下进行的，室温应尽可能恒定标定前，引伸计与标定器应置于标定地点足够长的时间，确信与周围环境温度达到平衡后才能开始标定。A32标定时引伸计的工作状态尽可能与使用时正常的工作状态(例如标距、放大倍数、增应变或减应变、装卡方法、室温等)相一致。A33标定时引伸计标距的误差应符合表A1规定。表 A1序Le号a0b0BHCdL0L10.51.015384522103516921.02.015384522104517832.03.015384522105018543.04.015384522106019254.05.020506030157524365.06.020506030158024876.07.0205060301585253A34应小心地把引伸计的变形传感器装卡于标定器上。建议在正式开始标定前，旋动标定器使从零点进程到满量程10左右，然后退回零点，重复两次。最后一次退过零点然后进到零点，此时作为引伸计的零点。将标定的全量程的位移量分成810级(建议分成10级)，旋动测微计逐级施加位移量，引伸计自动记录相应的长度变化，直到满量程为止。然后将标定器退回到零点，卸下引伸计的变形传感器并重新装卡，按上述程序重复进行标定。重复装卡和标定两次，共得三组完整的引伸计自动记录数据。A4引伸计应变示值误差及分级A41在每级位移量下计算引伸计的应变示值误差(计算时取零点到每级的位移量)。A42从三组完整的标定数据中计算出引伸计应变示值误差，其最大值即为引伸计的最大应变示值误差。A43引伸计以其最大应变示值误差分级，规定如表A2。表 A2引伸计等级允许最大应变示值误差A0.00001B0.00005C0.0001D0.0002E0.001A5引伸计伸长进回程示值相对误差引伸计伸长进回程示值相对误差就符合表A3规定。表 A3引伸计等级进回程示值相对误差. A0.3B0.3C0.5D0.5E1.0注：示引伸计全