力学标准讲座

1、学习班讲座 ASTM与GB 定义 纵向 试样长轴平行于轧制或锻造时的最大 延伸方向 横向 试样长轴垂直于轧制或锻造时的最大 延伸方向 径向 试样长轴沿圆半径方向且垂直于轴向 切向 试样长轴沿圆周方向且垂直于轴向 一般注意事项 受制造方法的影响，制造前性能不一定代表 制造后的性能 纵向、横向试样不适用于铸件 经锻造和轧制的材料通常以纵向进行试验 矩形截面试样一般取200mm或50mm的标距 圆形截面试样一般取4d（mm）的标距 报告伸长率时，须给出百分比值和标距长度 HB450以上不用钢球压头，HB650以上一般 不测HB硬度 冲击注意事项 冲击试验采用带有垂直于待试验材料表面的 缺口纵向试样，

2、并且取3件 低温试验时液态下保温5min、气态下保温 30min，且要在5s内完成冲击试验，没有过 冷度 判定时3个试样的平均值要大于规定的要求 且最小值要大于规定要求值的2/3 脆性转变温度必须用内插法而不能用外推法 获取 艾氏冲击不做低温试验 管材 标距长度一般取50mm或4倍的外径 HB试验一般取（500kg）力 D小于50mm或t小于5mm不适用HB D小于7.9mm或d小于6.4mm不做HR t小于1.65mm的退火（annealed）材料及t小于 1.24mm的热处理（heat treated）材料不做HR 压扁（Flattening）试样长度不小于63.5mm 扩口（Flarin

3、g）试样长度取100mm，压头为60度 夹角 紧固件 螺栓实物全尺寸拉伸下限：3倍的直径长度； 上限：8倍的直径长度或203mm 注意外露6牙螺纹做拉伸试验，截面积取名义 （查表）尺寸 螺栓锲负荷试验中大尺寸对应小角度 距螺栓端部1D、直径的1/4处做HB或HR试验 在螺母的顶部或底部测HR，在螺母的侧面测 HB，无法完成时用HR代替 线材拉伸 标距254mm 全截面试样 可用总伸长率代替断后伸长率 直径小于2.34mm不推荐测量断面收缩率 断裂处与最接近标点小于标距1/3，伸长率 无效 断在夹持部分强度无效 焊接试板制备 焊接试板的取向应符合有关规定 焊接母材,焊缝材料,焊接工艺应符合有关规

4、 定或规范 试板尺寸应根据取样具体情况综合考虑 样品也可从结构件上切取 取样时,若无特殊要求,样胚可矫直 必须保证受检样品不在切割影响区内（留 加工余量） 焊板试样样胚分布 焊接接头取样(1) 1、冲击样胚应尽量靠近焊缝后焊一测的 表层切取，但封底焊除外 2、拉伸样胚原则上取焊板的全厚度（宽 度38mm厚度xmm），如无法实现 (例如:厚度大于30mm)，则可取多个试 样样胚，且所取的试样样胚应覆盖焊 板的全厚度，试样平行长度中除焊缝 外两边母材部分的长度各约12mm 焊接接头取样(2) 3、横弯（宽度38mm厚度xmm）及侧弯 （宽度xmm厚度10mm ）样胚原则上 取焊板的全厚度，如无法实

5、现(例如:对于 横弯厚度大于30mm ;对于側弯厚度大于 40mm )，则可取多个试样样胚，而且所 取的试样样胚应覆盖焊板的全厚度 4、硬度试样分别在垂直于焊缝轴线或沿 堆焊长度方向的相应区段切取 焊接接头冲击取样方法 1、缺口轴线 试样缺口轴线应垂直于焊缝表面 2、焊缝试样 缺口轴线包含在焊缝内 3、热影响区试样 缺口轴线与溶合线保持一定距离（2mm 5mm） 焊接接头冲击取样方法图 试样数量 若无特殊要求,试样数量如下: 接头拉伸不少于2个；整管接头拉伸1个； 管接头剖条拉伸不少于2个 接头正弯、背弯各不少于2个、侧弯不少 于4个；接头纵弯不少于2个 冲击每组不少于3个 管接头压扁不少于1

6、个 接头及堆焊硬度不少于1个 标准布氏硬度 标准布氏硬度适用的硬度范围表 球直径 D/mm 试验力 F/N 推荐硬度范围 HBW 102942096600 101471048300 1049016100 ASTM E10-01规定，采用10mm直径的球压头,在 29.42kN（3000kgf）、14.71kN（1500kgf）和 4.90kN（500kgf）试验力下的布氏硬度试验为标准 布氏硬度试验 HB试样 布氏硬度试验没有标准试样但有以下原则: （1）试样被测面的尺寸应能保证任一压痕边缘距试样边缘 和其他压痕边缘的距离大于压痕直径的2.5倍； (2)试样被测面可为曲面，但其曲率半径应大于球

7、压头直 径的2.5倍。 （3） 试样的厚度至少应为压痕深度的8倍。压痕深度h可按 公式计算或查表。试验后，试样背面应无可见变形痕迹。 （4） 试样坯料可采用各种冷热加工方法从原材料或机件 上截取,试样的试验面和支承面可采用不同的机械方法加工。 试样在制备过程中，应尽量避免由于受热及冷加工等对试 样表面硬度的影响。 应用范围及优缺点 布氏硬度适用于铸铁、有色金属及其合金，特别 对较软金属，如鋁、铅、锡等更为适宜。 布氏硬度的优点是采用较大直径球体，所得压痕 面积较大，其硬度值能反映金属在较大范围内各 个组成相的平均性能，而不受个别微小不均匀性 的影响。由于压痕较大，所测数据稳定，重复性 强。 其

8、缺点是对不同的材料需要更换球体和改变试验 力，压痕直径测量也较麻烦。由于压痕较大不宜 在成品上进行试验。 ASTM与GB/T的区别 项目ASTMGB/T 样品表面 可测试曲率半径大于 2.5D的曲面样品 只能测量平面样品 d1与d2要求 d1与d2之差小0.1mmd1与d2之差小于小di的2% 压痕测量装置 要求估测到0.05mm 要求估测到0.5%压痕直 径 试验力/压头 直径 的平方 共七种 共六种 试验力 共25种 共19种 试验条件的选 择 选择标准布氏硬度试 验条件； 非标准布氏硬度试验 时 ， 应 尽 量 使 0.102F/D2与标准布氏 硬度试验相同。 根据试样尺寸选择球压头 直

9、径（优先选择10mm）； 根据材料种类和硬度选择 0.102F/D2； 根据0.102F/D2选择试验 力。 HR试样 试样的坯料可采用各种冷热加工方法从原材料或机件上切取。 试样在制备过程中应尽量避免由于切削机加工过程中进刀量 过大或切削速度过快等操作因素引起的试样过热，造成试样 表面硬度改变。另外，在加工时应注意不要使表面产生明显 硬化层，以免影响试验结果的准确性 。 试样表面应尽可能是平面，不应有氧化皮及其它污物。试样 支承面应平整并与试验面平行。 试样或试验层的厚度一般不小于压痕深度残余增量e的10倍 (对于金刚石圆锥体)，或15倍(对于球形压头),并且试验后试 样背面不得有肉眼可见变

10、形痕迹。 对于一些样品,试验前可以在样品表面添加油类润滑剂 应用范围及优缺点 洛氏硬度试验优点是通过变换试验标尺可测量硬 度较高的材料。压痕较小，可用于半成品或成品 检验。试验操作简便迅速，工作效率高，适合于 批量检验。 其缺点是压痕较小，代表性差。由于材料中有偏 析及组织不均匀等缺陷，致使所测硬度值重复性 差、分散度大。 此外，用不同的标尺测得的硬度值彼此无内在联 系，也不能直接进行比较。 ASTM与GB/T的区别 项目ASTMGB/T 钢球球 加载时间8秒内28秒;26秒 卸载时间3秒2秒;23秒 压痕间距压痕直径的3倍压痕直径的4倍且大于 2mm 内容洛氏及表面洛氏硬度合 在起一 洛氏及

11、表面洛氏硬度分 开 试验时可加润滑剂未提及 修约整数0.5个洛氏单位 应用范围及优缺点 维氏硬度试验主要适合测定各种表面处理后的渗层或镀层 的硬度以及较小、较薄工件的硬度，显微维氏硬度还可用 于测定合金中组成相的硬度。 由于采用的压头为四棱锥体，当试验力改变时，压入角恒 定不变。因此试验力从小到大可任意选择。所测硬度值从 低到高标尺连续，不存在布氏硬度中F/D2的约束，也不存 在洛氏硬度那样更换不同标尺，而产生不同标尺的硬度无 法统一的问题。由于角锥压痕清晰，采用对角线测量，精 确可靠。 维氏硬度试验的缺点是硬度值测定较为麻烦，工作效率不 如洛氏硬度高，所以不宜用于成批生产的常规检验。 AST

12、M与GB/T的区别 项目ASTMGB/T 加载范围() 11200.25, 5100 检测级别两个等级未分等级 试样光洁度能测量出0.0005 或 对角线 长度 的0.5% 0.2, 0.4 压痕测量中心场测量; 1, 2应 大至相同 1, 2超过5%要注明 边界及间隔的1.52倍的2.53倍 数字修约未指明至少保留3位有效数 字,100以上取整数 精度一般为4%未指明 ASTMGB拉伸符号对照表拉伸符号对照表 术语术语ASTME8ASTME8GB228 均匀伸长率均匀伸长率ElElu uA Agt gt 总伸长率总伸长率ElElt tA A 上屈服强度上屈服强度UYSUYSR ReH eH

13、下屈服强度下屈服强度LYSLYSR ReL eL 规定偏置屈服强度规定偏置屈服强度YS(x% offset)YS(x% offset)R Rp p 规定负荷延伸屈服强度规定负荷延伸屈服强度YS(x% EUL)YS(x% EUL)R Rt t 断面收缩率断面收缩率/ /Z Z 抗拉强度抗拉强度S Su u， TSTSR Rm m 屈服点延伸率屈服点延伸率 YPEYPEA Ae e 试样尺寸测量ASTM与GB ASTME8GB/T228 10mm0.05 测量位置测量位置中间中间两端和中间两端和中间 试验速率试验速率 空载横梁移动速率，空载横梁移动速率，mm/min 未考虑机器弹性柔度，很少使用未

14、考虑机器弹性柔度，很少使用 有载试验机夹头分离速率，有载试验机夹头分离速率，mm/min 应用较多应用较多 应力速率，应力速率，N/mm2 s-1 液压试验机液压试验机 应变速率，应变速率，mm/mm s-1或或s-1 衡量试样变形快慢最本质的方式衡量试样变形快慢最本质的方式 试验速率间的换算关系试验速率间的换算关系 弹性阶段：弹性阶段： 应力速率应力速率=E 应变速率应变速率 夹头分离速率夹头分离速率=应变速率应变速率 试样平试样平 行长度行长度 均匀变形阶段均匀变形阶段 夹头分离速率夹头分离速率=应变速率应变速率 试样平试样平 行长度行长度 应力应力 应变应变 EluElt YPE UYS

15、 TS LYS 不连续屈服 测定测定UYS试验速率试验速率 ASTMGB 要求要求1/2YS或或1/4TS 前随意，之后前随意，之后 恒定恒定 速率恒定速率恒定 应力速率，应力速率， MPa/s 1.1511.5 660 A370应变应变 速率，速率，s-1 0.00010.001 测定测定LYS试验速率试验速率 ASTMGB 要求要求1/2YS或或1/4TS前前 随意，之后恒定随意，之后恒定 速率恒定速率恒定 应力速率，应力速率， MPa/s 1.1511.5 60 A370应变应变 速率，速率，s-1 0.0001 0.001 0.00025 0.0025 应力 应变 EluElt0.5%

16、0.2% YS TS 连续屈服连续屈服 测定测定YS试验速率试验速率 ASTMGB 要求要求1/2YS或或1/4TS前前 随意，之后恒定随意，之后恒定 速率恒定速率恒定 应力速率，应力速率， MPa/s 1.1511.5 60 （钢）应变（钢）应变 速率，速率，s-1 0.00010.001 5% 应变速应变速 率，率，s-1 0.0001 0.001 0.0008 0.008 ”； 其他情况则应注明其他情况则应注明“未折断未折断”。 冲击吸收功应至少保留两位有效数字冲击吸收功应至少保留两位有效数字 A370转变温度的定义转变温度的定义 100%纤维断口的最低温度纤维断口的最低温度 脆性断面率

17、和纤维断面率各为脆性断面率和纤维断面率各为50%所对应所对应 的温度的温度 纤维断面率分别为纤维断面率分别为100%和和0%的冲击吸收的冲击吸收 功之差的功之差的50%所对应的温度所对应的温度 规定冲击吸收功所对应的温度规定冲击吸收功所对应的温度 GB/T229转变温度的定义转变温度的定义 ETTn：冲击吸收功：冲击吸收功-温度曲线上平台与下温度曲线上平台与下 平台区间规定百分数平台区间规定百分数(n)所对应的温度所对应的温度 FATTn：脆性断面率一一温度曲线中规定脆：脆性断面率一一温度曲线中规定脆 性断面率性断面率(n)所对应的温度所对应的温度 LETTn：侧膨胀值：侧膨胀值-温度曲线上平

18、台与下平温度曲线上平台与下平 台区间某规定侧膨胀值所对应的温度台区间某规定侧膨胀值所对应的温度 材料最低转变温度试验材料最低转变温度试验 确定材料试验值等于标准值的温度确定材料试验值等于标准值的温度 在高于和低于预计转变温度附近每个温度试验一个试在高于和低于预计转变温度附近每个温度试验一个试 样，记录每个温度到样，记录每个温度到0.5 C 作出冲击吸收功或剪切断面率作出冲击吸收功或剪切断面率-温度曲线温度曲线 用内插法求出规定值对应的温度，精确到用内插法求出规定值对应的温度，精确到3 C 如所求温度等于或低于规定值，则结果合如所求温度等于或低于规定值，则结果合 格格 如所求温度高于规定值，但不超过如所求温度高于规定值，但不超过12 C， 重复进行两次试验，如两次试验所求温度重复进行两次试验，如两次试验所求温度 等于或低于规定值，则结果合格等于或低于规定值，则结果合格 缺口深度对冲击性能的影响缺口深度对冲击性能的影响 深度深度/mm 高能量样高能量样/J 中能量样中能量样/J 低能量样低能量样/J 2.00.02