金属材料力学性能检测样品制样指南

力学性能检测样品制样作业指导书

■使用目的：

规范金属原材及焊接件力学性能试样的制样措施及尺寸。

■试样根据：

《钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备》GB/T2975-1998

《金属材料拉伸试脸第1部分：室温拉伸试验措施》GB/T228.1-2023

《金属材料弯曲试验措施》GB/T232-2023

《金属材料夏比摆锤冲击试验措施》GB/T229-2023

《厚度方向性能钢板》GB/T5313-2023

《承压设备产品焊接试件的力学性能检查》NB/T47016-2023

《钢筋焊接接头试验措施原则》JGJ/T27-2023

一、拉伸试样取样措施：GB/T228.1-2023

1、厚度V3mm的薄板和薄带试样加工类型

1）试样形状：

试样R勺夹持头部一般比其平行长度部分宽（见图1）。试样头部与平行长度之间应有过

渡半径至少为20mm的过渡弧相连接。头部宽度应21.2b。，b0为原始宽度。

通过协议，也可使用不带头试样。

2）试样尺寸：

比例试样尺寸见表

较广泛使用的三种非比例试样尺寸见表2。

平行长度不应不不小于Lo+bo/2。

有争议时，平行长度应为Lo+2b0,除非材料尺寸局限性够。

对宽度等于或不不小于20mm口勺不带头试样，除非产品原则中另有规定，原始标距Lo

应等于50mm。对于此类试样，两夹头间的自由长度应等于Lo+3b。。

加工尺寸应满足表3给出的形状公差。

3）试样制备：

制备试样应不影响其力学性能,应通过机加工措施清除由于剪切或冲切而产生的加工硬

化部分材料。

这些试样优先从板材或带材上制备。假如也许，应保留原轧制面。

b）试验后

说明：

%—板试样原始厚度或管里原始厚度，L,―试样总长度；

bo—板试样平行长度的原始宽度；Lu—断后标距，

S—平行长度的原始横截面积;

Lo------原始标距；a

—夹持头部。

Lc——平行长度；1

注：试样头部形状仅为示意性。

图1机加工的矩形横截面试样

表1矩形横截面比例试样

A=5.65*-11.3

6。/mmr/mm

L./mmLt/mm试样编号Lo/mmL./mm试样编号

10PlP01

2L+6"2

P02

12.55.65gP2U.3

>20仲裁试射：仲裁试验।

》15>15

15P3L.+26。P03

La+2b0

20P4P04

注1：优先采用比例系数£=65的比例试样.如比例标距小于15mm，建议采用表B.2的非比例试样.

注2：如需要，理度小于0」mm的试样在其平行长度上可带小凸耳以便装夹引伸计.上下两凸耳宽度中心线向

,的距离为原始标距.

表2矩形横截面非比例试样

Le/mm

瓦/mmr/mmLe/inm试怦编号

带头不带头

i2.5507587.5P5

20>2080120140P6

2550。1000120,P7

•宽度25mm的试样其几和4/九与宽度】2.5mm和20mm的试样相比非常低.这类试样得到的性能•尤

其是断后伸长率（绝对值和分散范用〉，与其他两种类型试样不同.

表3试样宽度公差（单位：mm）

试样的名义宽度尺寸公差.形状公差'

12.5±0.050.06

20±0.100.12

25±0.100.12

'如果试样的宽度公差满足表B.3,原始横截面枳可以用名义值，而不必通过实际测整再计算.

k试样整个平行长度Le范围.宽度测fit值的最大最小之差.

2、直径或厚度不不小于4mm线材、棒材和型材试样加工类型

1）试样形状：

试样一般为产品的一部分，不经机加工（见图2）。

2）试样尺寸:

原始标距Lo应取200mm=2mm或100mm±1mm0试验机两夹头之间H勺试样长度至少等于

Lo+3bo»或Lo+3do，最小值为Lo+20mm。见表4。

假如不测定断后伸长率，两夹头间的最小自由长度可认为50mmo

3）如以盘卷交货日勺产品，可进行校直。

说明：

L—原始标距；

，——平行长度的原始横裁面积。

图2产品一部分的不经机加工试样

表4非比例试样

da或ao/mmLa/mmL«/mm试样编号

100->120R9

<4

200>220R10

3、厚度23mm板材和扁牙以及直径或厚度24mm线材、棒材和型材试样加工类型

1）试样形状：

一般试样需进行机加工。平行长度和夹持头部之间应以过渡弧连接，试样头部形状应试

样头部应适合干试验机夹头时夹持（见图3）。夹持端和平行长度力间的I过渡弧的最小半径

应为：a）圆形截面试样20.75d；b）其他试样212mme

如有关产品原则有规定，型材、棒材等可采用不经机加工的试样进行试验。

试样原始截面积可认为圆形、方形、矩形或特殊状况时为其他形状。矩形横截面试样，

推荐其宽厚比不超过8:1。

机加工日勺圆形横截面试样其平行长度的直径•般不应不不小于3mm。

2）试样尺寸：

机加工试样的平行长度：

a）圆形截面试样L=LO+do/2；b）其他形状试样Lc=Lo+l.5百0；c）对于仲裁试验，平行

长度应为G+2do或Lo+2逐0，除非材料尺寸局限性够。

不经机加工试样的平行长度：

试验机两夹头间的自由长度应足够，以使试样原始标距的标识与最靠近夹头间U勺距离不

不不小于

原始标距：

a）比例试样：LO=KW0,其中比例系数k一般取值5.65,也可取11.3。圆形横截面比例

试样和矩形横截面比例试样应优先采用表5和表6推荐的尺寸。B）非比例试样：矩形横截

面非比例试样尺寸见表7。平行长度不应不不小于Lo+bo/2。对于仲裁试验，平行长度应为

Lo+2b。，除非材料尺寸局限性够。

3）试样制备:

机加工试样的横向尺寸公差应满足表8规定。

b）试聆后

说明：

A—瓯试样平行长度的原始直径；

Lc—原始标距；

J—平行长度；

L.——试样总长度；

Lu—断后标距；

So—平行长度的原始横被面积；

Su——断后最小横裁面积.

注，试样头部形状仅为示意性.

图3圆形横截面机加工试样

表5圆形横截面比例试样

大*»5.654=11.3

4。/mmr/mm

I”/mmLJmm试样编号Lo/mmLe/mm试样类型编号

25RIR01

20R2R02

15R3R03

含J+dJ22L.+4/2

10R4R04

》0.75J.5d°仲裁试验，lOrfo仲裁试验：

8R5R05

L0+2dL.十24

6R6R06

5R7R07

3R8R08

注1：如相关产品标准无具体规定，优先采用R2、R4或R7试样.

注2：试样总长度取决于夹持方法，原则上L>L«+4d。.

表6矩形横截面比例试样

4=5.65*-11.3

6。/mmr/mm

Lt/mm试样编号L°/mmLc/mm试样类型编号

12.5P7P07

15P82+1.5/57POf

>L0+I.5/S7

20>125.65信仲裁试验：P9]1.3信件裁试脸；POS

25I,。+26P1OL.4-zysrP010

30P11P011

注：如相关产品标准无具体双定，优先采用比例系数4=5.65的比例试样.

表7矩形横截面非比例试样

试样类型编号

bo/mmr/mmL./mmLe/mm

12.550P12

2080^L,+1.5>/S7P13

25>2050仲裁试验；P14

3850L.+26P15

40200P16

表8试样横向尺寸公差（单位：mm）

名称名义横向尺寸尺寸公差.形状公益b

N3

±0.020.03

46

>6

±0.030.04

机加工的网形横战面直径和四面机加工的矩形<10

横截面试样横向尺寸>10

±0.050.04

《18

>18

±0.100.05

<30

>3

±0.020.03

46

>6

±0.030.04

C10

>10

相对两面机加工的矩形横截面试样横向尺寸±0.050.06

<18

>18

±0.100.12

C30

>30

±0.150.15

<50

*如果试样的公差满足表D.4,原始横截面积可以用名义值,而不必通过实际测髭再计算.如果试样的公差不满

足表D.4,就很有必要对暂个试样的尺寸迸行实际测战.

-沿着试样整个平行长双，规定横向尺寸测量位的最大最小之卷.

4、管材试样加工类型

1）试样形状：

试样可认为全壁厚纵向弧形试样，管段试样，全壁厚横向试样，或从管壁厚度机加工的圆形

横截面试样（见图4和图5）。

2）试样尺寸：

纵向弧形试样：

尺寸见表9。纵向弧形试样一般合用于管壁厚厚度不小于0.5mm曰勺管材。

为了在试验机上夹持，可以压平纵向弧形试样的）两头部，但不应将平行长度部分压平。

不带头的I试样，两夹头间的自由长度应足够，以使试样原始标距H勺标识与最靠近的夹头

间的距离不少于1.5逐0。

管段试样：

管段试样尺寸见表10。应在试样两端加以塞头。塞头至近来的标距标识的距离不应不

不小于Do/4,仲裁时此距离为Do。

容许压扁管段试样两夹持头部，加或不加扁块塞头后进行试验。仲裁试验不压扁，应加

配塞头。

机加工的横向试样：

机加工U勺横向矩形横截面试样，管壁厚度不不小于3mm时，采用表1或表2时试样;

管壁厚度不小于或等于3mm时，采用表6或表7的试样。

不带头的试样，两夹头间的自由长度应足够，以使试样原始标距的标识与最靠近些夹头

间的距离不少于1.5b0o

应采用尤其措施校史横向试样。

管壁厚度加工的纵向圆形横截面试样:

机加工H勺纵向圆形横截面试样应采用表5的试样。产有关产品原则未详细规定圆形横截

面尺寸，应按表11选定。

说明：

«o——原始管壁厚度;心---断后标距；

D。——原始管外直径;So—平行长度的原始横栽面积;

L——原始标距，S”一断后最小横截面积,

L.—试样总长度，1—夹持头部.

图4圆管管段试样

a）试验前

说明：

诙——原始管壁厚度，L一一斯后标距；

6。一圆管纵向孤形试样原始宽度;S。—平行长度的原始横截面积;

L。―原始标距，气—断后最小横越面积；

Lc——平行长度，1—夹持头部.

L,—试样总长度；

注：试样头部形状仅为示意性.

图5圆管的纵向弧形试样

表9纵向弧形试样

•£=5.65*=11.3

D./mm6/mmq./mm

0r/mm试样类

Lo/mmLe/mm试样ffi号Lo/mmLe/mm

型编号

30〜5010SISOI

>50〜7015S2S02

>Lo+i.5y&

>70-10020/19原壁厚2125.656仲裁试验：S3/S111.36仲或试脸：S03

>100-20025L.+26S5Lo+2W

>20038S6

注；如相关产品标应无具体规定.优先采用比例系数A=5.65的比例试样.

表10管段试样

试样类型编号

Lo/mmLt/mm

辽+D・/2

5.656S7

冲我试验：L+25

50.>100S8

表11管壁厚度机加工口勺纵向圆形横截面试样

采用试样

a0/nim

8〜13R7

>13〜16R5

>16R4

二、弯曲试样取样措施：GB/T232-2023

1、一般规定

试验使用圆形、方形,矩形或多边形横截面试样。样坯的切取位置和方向应按照有关产

品原则的规定。如未详细规定，对十钢产品,应按照GB/T2975口勺规定。试样应清除由上剪

切或火焰切割或类似的操作二影响了材料性能的部分。

2、试样宽度

试样宽度应按照有关产品原则的规定，如未详细规定，应按照如下规定：

1）当产品宽度＜20mm时,试样宽度为原产品宽度：试样类型编号：W-l»

2）当产品宽度＞20mm时：a）产品厚度V3mm时，试样宽度为20±5mm：b）产品厚

度23mm时，试样宽度在20mm〜50mm之间；试样类型编号：W-2。

3、试样厚度

试样厚度或直径应按照有关产品原则的J规定，如未详细规定，应按照如下规定：

1）对于板材、带材和型材，试样厚度应为原产品厚度。假如产品厚度＞25mm,试样厚

度可以机加工减薄至225mm,并保留一恻原表面。弯曲试验时，试样保留日勺原表面

应位于受拉变形一侧。试样类型编号：T-lo

2）a）直径（圆形横截面）或内切圆直径（多边形横截面）W30mm口勺产品，其试样横

截面应为原产品的横截面。b）对于直径或多边形很界面内切网直径＞30mm〜W

50mm日勺产品，可以将其机加工成横截面内切圆直径225mm试样。c）直径或多边

形横截面内切圆直径＞50mm的产品，应将其机加工成横截面内切圆直径225时试

样。试样未经机加工的原表面应置于受拉变形一侧。试样类型编号：T-2。

三、冲击试样取样措施：GB/T229-2023

1、一般规定

原则尺寸冲击试样长度为55mm,横截面为10mmX10mm方形截面。在试样长度中间

有V型或U型缺口。如试料不够制备原则尺寸试样，可使用宽度7.5mm、5mm或2.5mmU勺

小尺寸试样（见图6和表12）。

试样表面粗糙度Ra应优于5um,端部除外。

2、缺口几何形状

应保证缺口根部处没有影响吸取能U勺加工痕迹。

缺口对称面应垂直于试样纵向轴线（见图6）。

1）V型缺口

V型缺口应有45°夹角,其深度为2mm,底部曲率半径为0.25mm（见图6a和表12）。

2）U型缺I」

U型缺口深度应为2mm或5mm（除非另有规定），底部曲率半径为1mm（见图2b和表

12）＜.

3、试样尺寸及偏差

规定的试样及缺口尺寸与偏差在图6和表12中示出。

4、试样的制备

试样样坯的切取应按々关产品原则或GB/T2975的规定执行，试样制备过程应使由于过热或

冷加工硬化而变化材料冲击性能日勺影响至最小。

b）U型缺口

注：符号I、h、w和数字1〜5的尺寸见表12。

图6夏比冲击试样

表12试样的尺寸与偏差

符号V型缺口试样。型缺口试样

名称及

公称尺寸机加工偏差公称尺寸机加工偏差

序号

长度55mmi0.60mm55mm±0.60mm

高度,h10mm•±0.075nim10mm±0.11mm

宽度.W

----标VJ*册HT试MA样.Tr]0mm土0.11mm10mmiO.11rnm

—小试样7.5mm£0.11mm7.5mmiO.11mm

——小试样5mm±0.06mm5mm士0.06mm

―小试样2.5mmiO.04mm——

缺口角度145°±2---—

缺占底部高度28mm±0.075mm8mm'±0.09mm

5mmfc±0.09mm

缺口根部半径30.25mm+0.025mm1mm±0.07mm

缺口对称面-端部距离’427.5mm±0.42mmf27.5mm±0.42mmc

缺口对称面-试样纵轴角度—90°士2。90*士2°

试样纵向面向央角590°±2°90*±2*

a除端部外•试样表面粗糙度应优于Ra5pm.

b如规定K他高度，应规定相应偏爰.

c对自动定位试样的试验机•建议偏差用士0J65mm代替士0.42mm.

四、厚度方向性能试样取样措施：GB/T5213-2023

1、取样

样坯应在沿主轧制方向（纵向）口勺一端的中部切取（宽度1/2处），对于钢锭成材日勺钢

板，应保证取在对应钢锭头部端。该样坯足以制备6个试样，其中3个为备用。应保证在最

终试样的加工过程中伴随的热影响或加工硬化区北清除。

2、试样制备

应从符合规定的坯样上，按环节制备带延伸部分或不带延伸部分口勺试样，试样的轴线应

垂直于钢板表面。带延伸部分日勺试样规定如下：①对于15mmWtW20mm，应有延伸部分,

t为产品厚度。②对于t>20mm,可选择延伸部分，t为产品厚度。

3、带延伸部分的试样（见图延

焊接前，应先清除试样表面H勺所有铁锈、氧化铁皮、油脂等杂物。

1）采用摩擦焊或其他合适措施以保证热影响区最小日勺方式，将延伸部分焊接到试样的两个

表面上。

2）试样直径do如下：

对于15mmWtW25mm时，do=6mm或10mm；

对于t>25mm时，do=lOmm。

3）试样日勺平行长度L应至少为1.5do且不超过80mm,热影响区应在L之外。

4、不带延伸部分的试样［见图8、图9）

1）试样直径do如下：

对于20mmWtW40mm时，do=6mm或10mm：

对于40mmVtS400mm,do=lOmm。

2）试样的平行长度Lc应至少为1.5d0且不超过80mm；

3）对于tW80mm的产品，试样总长度耳应等于产品全厚度to

4）对于80mmVtW400的产品，试样总长度Lt应使L包括产品厚度1/4位置。

单位为毫米

图7带两个延伸部分的试样的制备和类型

单位为毫米

图8不带延伸部分的试样H勺制备和类型

单位为毫米

图9当产品厚度（t）80mm<tW400mm时不带延伸部分打勺试样的|制备和类型

五、承压设备产品焊接试件力学性能检查试样取样措施：NB/T47016-2023

1、试件尺寸：棒状试件长度2300mm,宽度2250mm；管状试件尺度2250mm。试件尺寸

参见图10、图11。

自/、弄

/

侧弯、试样

7r

拉伸试样

侧g试样

X*、

妙阳会K依停试并

/

金/、用

A\V、

全帆硼、拉伸试用复依用）

侧穹试样（复收用）

拉仲试样（复验用）

/、

侧弯V、试样（复费用）

冲击/、试村

畲、弃

a）不取弯试样时b）取恻弯试样时c）取纵向弯曲试样时

图10板状试件尺寸和试样位置图

b）不要求冲击试驶时

c）要求冲击试验时

1一拉伸试样；2—面考试样：3—背弯试样,4侧弯试样；5——冲击成样。

注1:③、⑥、⑨、⑫为钟点记号，表示水平固定位置焊接时的定位标记。

注2：•为变验用试样。

图11管状试件的试样位置图

2、接头拉伸试样

1）取样和加工规定

a）拉伸试样应包括试件上每一种焊接措施（或焊接工艺）的焊缝金属和热影响区；

b）对于更合金属，当覆层厚度参与复合板日勺强度计算时，拉伸试样包括覆层和基层；

当覆层厚度不参与复合板的强度计算时，拉伸试样则清除覆层及其焊缝金属。

O试样口勺焊缝余高应以冷加工法清除，使之与母材齐平；

d）厚度W30mm试件，采用全厚度试样进行试验，试样厚度应等于或靠近试件母材厚

度T：

e）当受试验机能力限制不能进行全厚度的拉伸试验时，则可将试件在厚度方向上均匀

分层取样，等分后制取试样厚度应靠近试验机所能试验的最大厚度。等分后的两片

或多片试样试验替代•种全厚度试样的试验。

2）试样形式

a）紧凑型板接头带肩板形拉伸试样（见图12）合用于所有厚度板状试件；

b）紧凑型管接头带肩板形拉伸试样形式【（见图13）,合用于外径＞76mm的所有壁厚

管状试件：

c）紧凑型管接头带肩板形拉伸试样形式II（见图14）,合用于外径W76nmi的所有壁厚

管状试件；

d）管接头全截面拉伸试样（见图15）,合用于外径W76mm的管状试件。

注：S----试样厚度，单位为mm；

W——试样受拉伸平行侧面宽度，大于或等于20ms;

以一S两侧面婢缝中的最大宽度，单位为mm；

h—夹持部分长度.根据试验机夹具而定，单位为mm.

图12紧凑型板接头带肩板形拉伸试样

注：为取得图中宽度为20mm的平行平面，蟹厚方向上的加工最应最少。

图13紧凑型管接头带肩板形拉伸试样形式I

注：/一一受拉伸平行侧面长度，等于或大于&,25,单位为mm。

图14紧凑型管接头带肩板形拉伸试样形式II

试验机的V形央钳

图15管接头全截面拉伸试样

3、全焊缝拉伸试样

1）取样和加工规定

圆棒试样端头部分的直径应取焊缝横断面内许可的I最大值，但不不小于20mm,示意见图

16a

2）全焊缝金属拉伸试样按图17规定，图中do部分应所有由焊缝金属构成。

图16圆棒状拉伸试样在焊有童金属内附位置

注：力一按试验机夹具尺寸定；

b—标距长度，h=5do。

图17圆棒状全焊缝金属拉伸试样

4、弯曲试验试样

1）试样形式和加工

a）试样U勺焊缝余高应采用冷加工法清除，面弯、背弯试样的拉伸表面应齐平，试样受拉伸

表面不应有划痕和损伤。

b）面弯和背弯试样见图18和表13。

①表13中序号为1的母材类别:

当T>3mm时，取S=3mm,从试样受压而清除多出厚度：

当TW3mm时，S尽量靠近T：

②表13中除序号为1以外的母材类别：

当T>10mm时，取S=10mm,从试样受压面清除多出厚度；

当TWlOmm时，S尽量靠近T；

③板状及外径小>100mm管状试件，试样宽度B=38mm；当管状试件外径小为50mm〜

100mm时，则B=(S+4)/2O)mm,且8mmWBW38mm；lOmmW6V50mm时，B=(S+4)

/IO)mm,且最小为8mm；或6S25mm时，则将试件在圆周方向上四等分取样。

c)横向侧弯试样见图19o

①当试件厚度T为10mm〜V38mm时，试样宽度B靠近或等于试件厚度。试样的厚度分别

为3mm(表13中序号为1II勺母材类别)，或10mm(表13中序号为1以外U勺母材类别)：

②当试件厚度T238时，容许沿试件厚度方向分层切成宽度为20mm〜