ISO 33252026 烧结金属材料 不包括硬质合金和粉煤灰；横向断裂强度的测定标准立项发展报告

烧结金属材料不包括硬质合金和粉煤灰；横向断裂强度的测定标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:SinteredMetalMaterials,ExcludingHardmetals—DeterminationofTransverseRuptureStrength摘要横向断裂强度是评价烧结金属材料力学性能的核心指标之一，直接关系到粉末冶金零部件在结构承载条件下的安全性与可靠性。随着粉末冶金技术在汽车制造、航空航天、医疗器械和精密工具等高端领域的广泛应用，对横向断裂强度测试方法的标准化需求日益迫切。本报告以国际标准化组织（ISO）发布的ISO3325:2026《烧结金属材料不包括硬质合金和粉煤灰；横向断裂强度的测定》为研究对象，系统梳理了该标准的修订背景、技术内容及主要变化，分析了其在试验原理、试样制备、加载条件和结果评定等方面的关键技术要求。报告指出，ISO3325:2026的发布是粉末冶金领域国际标准化工作的重要阶段性成果，其对试验设备精度、数据处理方法和结果可比性提出了更为严格的要求，对提升全球烧结金属材料检测水平、促进国际贸易和技术交流具有重要指导意义。本报告同时对该标准的技术演进方向及未来发展趋势进行了展望，为国内相关标准和检测技术的更新升级提供参考依据。关键词：烧结金属材料；横向断裂强度；ISO3325；粉末冶金；力学性能测试；国际标准；标准化AbstractTransverserupturestrengthisoneofthecoreindicatorsforevaluatingthemechanicalpropertiesofsinteredmetalmaterials,directlyrelatedtothesafetyandreliabilityofpowdermetallurgycomponentsunderstructuralloadingconditions.Withthewideapplicationofpowdermetallurgytechnologyinhigh-endfieldssuchasautomotivemanufacturing,aerospace,medicaldevicesandprecisiontools,theneedforstandardizedtestingmethodsfortransverserupturestrengthhasbecomeincreasinglyurgent.ThisreporttakesISO3325:2026"Sinteredmetalmaterials,excludinghardmetals—Determinationoftransverserupturestrength"publishedbytheInternationalOrganizationforStandardizationastheresearchobject,systematicallyreviewstherevisionbackground,technicalcontentandmainchangesofthestandard,andanalyzesitskeytechnicalrequirementsintestprinciples,specimenpreparation,loadingconditionsandresultevaluation.ThereportpointsoutthatthereleaseofISO3325:2026representsanimportantmilestoneininternationalstandardizationinthefieldofpowdermetallurgy,imposingstricterrequirementsontestingequipmentaccuracy,dataprocessingmethodsandresultcomparability,andprovidingsignificantguidanceforimprovingtheglobaltestinglevelofsinteredmetalmaterials,promotinginternationaltradeandtechnicalexchanges.Thisreportalsodiscussesthefuturedevelopmenttrendsofrelevantstandardizationefforts,providingreferencesfortheupdatingandupgradingofrelevantdomesticstandardsandtestingtechnologies.Keywords:Sinteredmetalmaterials;Transverserupturestrength;ISO3325;Powdermetallurgy;Mechanicalpropertytesting;Internationalstandards;Standardization一、引言粉末冶金作为一种近净成形技术，以其材料利用率高、组织均匀性好、可实现复杂形状零件批量制造等显著优势，在现代工业体系中占据着不可替代的地位。据中国机械通用零部件工业协会粉末冶金分会统计，全球粉末冶金制品市场规模已超过300亿美元，其中汽车行业是最大的应用领域，占比超过60%。在烧结金属材料的质量评价体系中，横向断裂强度（TransverseRuptureStrength,TRS）是表征材料在弯曲载荷作用下抵抗断裂能力的重要力学性能指标，广泛应用于材料工艺优化、产品质量控制和工程设计中。横向断裂强度测试起源于硬质合金领域的传统检测方法，后逐步推广至各类烧结金属材料。三点弯曲加载方式是该测试的基本力学模型，其原理简单、操作便捷、结果对材料内部缺陷敏感，因而在生产和科研中得到了广泛采用。然而，由于烧结材料的微观组织对制备工艺高度敏感，试样表面状态、尺寸精度、加载速率等因素均可能对测试结果产生显著影响，这就要求在标准层面建立严格统一的技术规范。ISO3325作为烧结金属材料横向断裂强度测定的国际标准，最早可追溯至20世纪70年代。历经多次修订，该标准不断完善，其最新版本ISO3325:2026于2026年1月由国际标准化组织正式发布，替代了前一版本。本次修订在保持原有技术框架的基础上，充分吸纳了近十年来粉末冶金行业在材料制备、试验设备、数据处理和实验室质量管理等方面的技术进步成果，对标准文本进行了全面更新。深入分析和解读该标准的最新变化，对于我国粉末冶金行业了解国际标准动态、完善国内标准体系、提升检测技术水平具有重要的现实意义。二、标准概述2.1标准基本信息ISO3325:2026《烧结金属材料不包括硬质合金和粉煤灰；横向断裂强度的测定》（Sinteredmetalmaterials,excludinghardmetals—Determinationoftransverserupturestrength）由国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization,ISO）发布，标准状态为现行有效。该标准归属于金属材料机械试验分类领域，由ISO/TC119粉末冶金技术委员会（TechnicalCommittee119,PowderMetallurgy）负责归口管理并组织制修订工作。需要特别说明的是，标准编号中的“不包括硬质合金和粉煤灰”这一限定范围，明确了该标准的适用边界。硬质合金因具有极高的硬度和脆性特征，其横向断裂强度的测定方法由ISO3327另行规定，以便针对该类材料设计更为适宜的实验条件。而粉煤灰作为一种工业副产物，其烧结材料的性能评价需求和应用场景与金属粉末冶金材料存在本质差异，故也不纳入本标准的适用范围。2.2标准的历史沿革ISO3325标准的制定工作始于20世纪70年代初。1975年，ISO发布了第一版ISO3325:1975，该版本是基于多个工业发达国家（尤其是瑞典、德国和日本）在粉末冶金领域积累的测试实践经验而制定的。此后，该标准分别于1985年、1999年和2015年进行了三次修订，每次修订均反映了当时粉末冶金技术发展的最新水平。从历次修订的重点来看，标准的演进呈现出以下趋势：一是测试条件的精确化和统一化，如对试样尺寸公差、加载速率范围、支承辊间距等参数的规定日趋严格；二是结果表达和数据处理方法的规范化，如有效数字修约规则、结果取舍判据等内容的引入；三是与实验室质量体系的衔接，如对设备校准、测量不确定度评定等内容的要求不断提高。2026版作为第五版，在前版基础上进行了系统性的技术审查和更新，具体修订内容将在后文详述。三、标准技术内容解读3.1适用范围ISO3325:2026明确规定，该标准适用于测定烧结金属材料（不包括硬质合金和粉煤灰）的横向断裂强度。需要指出的是，该标准所规定的试验方法适用于在室温条件下进行的测试。对于经过热处理的烧结金属材料，如果测试目的在于评价热处理后的最终性能，则该标准同样适用。在实际应用中，该标准的使用范围覆盖了铁基、铜基、镍基等多种烧结金属材料体系。值得注意的是，对于孔隙率较高的材料，试样的断裂行为可能表现出一定的非线性和离散性，标准建议在结果报告中注明材料的密度和孔隙率等关键参数，以便于结果的合理解读和比较。3.2规范性引用文件ISO3325:2026在技术内容上与其他国际标准存在协调引用关系。主要引用文件包括：-ISO2740：烧结金属材料（硬质合金除外）——拉伸和横向断裂强度测试试样的制备方法。该标准规定了试样压制和烧结的工艺要求，是本标准实施的基础性文件。-ISO7500-1：金属材料——静力单轴试验机的校验——第1部分：拉力/压力试验机的检验与校准。该标准确保试验设备的力值测量精度满足规定要求。-ISO4492：金属粉末（硬质合金除外）——与压制和烧结相关的尺寸变化的测定方法。-ISO4497：金属粉末（硬质合金除外）——筛分法测定粒度分布。此外，测量不确定度的评定和表达遵循ISO/IEC指南98-3（GUM）的原则，试验结果的有效数字修约和数值比较遵循ISO80000-1中关于数值修约规则的规定。3.3术语和定义为统一标准使用者对关键概念的理解，ISO3325:2026对以下核心术语进行了定义：横向断裂强度（transverserupturestrength）：在规定的试验条件下，试样在三点弯曲加载方式下承受的最大弯曲应力，以兆帕（MPa）为单位，按标准规定的公式计算得出。该物理量表征的是材料抵抗弯曲断裂的最大能力。试样（testpiece）：按照ISO2740规定的工艺条件压制并烧结而成的矩形截面条状样品，其尺寸和公差满足本标准第5章的规定。支承辊（supportrollers）：试验装置中用于支撑试样两端的圆柱形构件，其直径和硬度要求旨在保证试验过程中试样与支承件之间为近似线接触状态。加载辊（loadingroller）：安装于试样跨度中点上方、向试样施加试验力的圆柱形构件。跨距（span）：两个支承辊中心轴线之间的水平距离，其数值直接影响弯曲应力的计算结果。3.4试验原理ISO3325:2026规定的横向断裂强度测试采用三点弯曲加载力学模型。试验时，将矩形截面试样水平放置于两个平行支承辊上，在试样中点垂直方向施加递增的试验力，直至试样发生断裂。在整个加载过程中，通过试验机记录试样断裂时的最大作用力F。根据材料力学中梁弯曲理论，对于矩形截面试样在中点集中载荷作用下的三点弯曲情形，最大弯曲应力出现在试样下表面（受拉面）的中点位置，其数值可由下式计算：\[R_{tr}=\frac{3FL}{2bh^2}\]式中：-\(R_{tr}\)——横向断裂强度，单位为兆帕（MPa）；-\(F\)——试样断裂时的最大作用力，单位为牛顿（N）；-\(L\)——支承辊之间的跨距，单位为毫米（mm）；-\(b\)——试样宽度，单位为毫米（mm）；-\(h\)——试样高度，单位为毫米（mm）。该计算公式基于材料力学中的弹性弯曲理论，假设材料在断裂前遵循线弹性行为。对于大多数烧结金属材料，在室温条件下、加载速率适当的情况下，该假设是合理且可接受的。然而，对于韧性较好的烧结材料，试样在断裂前可能发生一定程度的塑性变形，此时按上述公式计算得到的应力值实际上为试样断裂时的最大名义弯曲应力，而非真实应力。3.5试验设备ISO3325:2026对试验设备的要求涵盖了试验机、支承辊和加载辊、测量装置等方面。试验机：应满足ISO7500-1中规定的1级或更高精度等级要求，能够以规定的速率施加试验力，并具备记录最大力的功能。试验机的量程应合理选择，使断裂力值位于试验机量程的10%～90%之间，以保证力值测量的准确性。试验机应配备合适的夹具系统，确保加载辊和支承辊的正确对中和稳定。支承辊和加载辊：支承辊和加载辊的直径建议为3～5mm，表面应经硬化处理并磨光。辊子的硬度应不低于HV700，以保证在试验过程中不发生变形和磨损。支承辊之间的跨距可按需要调节，典型推荐跨距见标准中的规定。加载辊应与两个支承辊保持平行，其轴线应与试样宽度方向平行，位置偏差不超过0.1mm。测量装置：试样尺寸（宽度和高度）的测量应使用精度不低于0.01mm的量具。跨距的测量精度应不低于0.1mm。3.6试样制备试样制备的规范性直接决定了试验结果的可靠性和可比性，是ISO3325:2026重点关注的技术环节。标准规定，试样应按照ISO2740的要求制备，材料成分、压制工艺和烧结条件应与待测材料或产品的实际生产工艺相一致。试样形状为矩形截面条状，推荐尺寸为：长度不小于30mm，宽度12mm，高度6mm。对于直径小于6mm的粉末颗粒或特殊的成型工艺，试样尺寸可按规定进行调整，但其尺寸公差和表面质量要求不应降低。试样表面应平整、无裂纹、无毛刺和明显的加工痕迹。对于压制态试样，其表面状态应能代表实际烧结件的表面状态；对经机加工处理的试样，加工方向应沿试样长度方向，以避免横向加工痕迹对断裂行为产生不利影响。每批材料至少测试5个试样，结果取平均值。试样的成型和烧结工艺参数（压制压力、烧结温度和保温时间等）应在试验报告中详细记录，以确保结果的可追溯性和可比性。3.7试验步骤ISO3325:2026将试验步骤分为测量、安装、加载和记录等阶段。测量：在试样跨距中间位置，分别测量试样的宽度b和高度h，测量精度为±0.01mm。应至少在试样中点附近测量三次，取算术平均值作为计算用尺寸。安装：将试样对称放置在两个支承辊上，调整跨距至规定值。对于标准尺寸试样，推荐跨距为25.4mm或30mm。试样长度方向应与支承辊轴线垂直，试样中点应与加载辊轴线对齐。加载：以均匀速率施加试验力，加载速率应控制在规定的范围内。标准规定加载速率为1～10MPa/s（以弯曲应力增加的速率计），或采用断裂时间内达到最大载荷的等效速率。加载过程中应避免冲击。记录：记录试样断裂时的最大作用力F，以及试样断裂位置。当试样断裂位置不在加载辊正下方时，应记录断裂位置与跨距中点的偏移量；如偏移量超过5mm，该试验结果应予舍弃并重新测试。3.8结果计算与表达横向断裂强度按上述公式计算，计算结果修约至三位有效数字。对于同一批材料的多组试样，应计算算术平均值和标准差，以平均值作为该材料的横向断裂强度代表值。结果报告应包括以下信息：-材料标识（名称、牌号、批次等）；-试样制备工艺条件；-试样尺寸实测值；-跨距；-加载速率；-单个试样的断裂载荷和计算强度值；-平均强度值和标准差；-断裂位置描述；-密度和孔隙率（如有测定）；-试验日期和操作人员信息。3.9试验报告试验报告是标准要求的最终输出物，ISO3325:2026对试验报告的内容和格式提出了明确要求。试验报告应包含足够的信息以保证试验结果的可复现性和可追溯性。除第3.8节所列内容外，报告还应注明所依据的标准编号（即ISO3325:2026），以及任何偏离标准规定的试验条件或操作。四、标准主要修订内容分析4.1试验设备精度要求的提升与前版标准相比，ISO3325:2026在试验设备方面提出了更为严格的要求。虽然在力值校准方面沿用了ISO7500-1中1级精度的要求，但新标准在辊子直径和表面硬度的推荐性要求上做了微调，并对设备安装时的对中精度提出了更明确的量化指标——加载辊与支承辊之间的平行度偏差控制在0.1mm以内，跨距设定的准确度要求控制在±0.2mm以内。这些细化的精度要求旨在降低系统误差，提升不同实验室间测试结果的可比性。4.2试样尺寸公差和制备要求的细化ISO3325:2026对试样的尺寸公差进行了更严格的规定，特别是对试样棱边的倒角和表面粗糙度提出了明确的指导性要求。新标准还增加了关于试样制备过程中粉末粒度分布和化学均匀性控制要求的注释，强调试样应当能够代表材料的真实组织结构。同时，标准明确规定了试样的最小批量数量——5个有效试样，并要求在报告中提供试样密度的实测值和理论值之比，以辅助结果解读。4.3数据处理方法的更新新版标准补充了数值修约和不确定度评定方面的要求，指出试验结果应包含扩展不确定度信息（置信水平95%，包含因子k=2），这标志着该标准进一步与国际实验室质量管理体系接轨。这一变化有助于增强国际间测试数据的可比性和可信度，对实验室认可和产品质量认证工作具有积极的推动作用。4.4标准适用范围的进一步厘清随着粉末冶金技术的发展，新材料体系和新工艺路线不断涌现。ISO3325:2026在适用范围中更明确地界定了“不包括硬质合金和粉煤灰”的范畴，并增加了关于金属基复合材料、多孔金属等特殊材料适用性的说明。这些澄清使得该标准在应用层面更具