1.范圍*
1.1 本方法適用于室溫下任何形狀的金屬材料的拉伸試驗, 特別是對于屈服強(qiáng)度、屈服點伸長率、抗拉強(qiáng)度、伸長率和斷面收縮率的測定。
1.2 E8和E8M試樣zui大的區(qū)別在于原始標(biāo)距,E8中對于大多數(shù)圓形試樣標(biāo)距長度的要求是4D,而E8M是5D,實際生產(chǎn)中一般認(rèn)為用粉末冶金(P/M)材料制成的試樣可無此要求,以保持工業(yè)要求的材料的壓力至規(guī)定的設(shè)計面積和密度。
1.3除本方法規(guī)定外,可根據(jù)需要對特殊材料制定單獨的技術(shù)規(guī)范及試驗方法。例如:見試驗方法和定義A 370及試驗方法B 557M和B557M。
1.4除非另有規(guī)定,室溫應(yīng)定為10°C~38°C。
1.5 帶單位制的數(shù)值與英制數(shù)值應(yīng)區(qū)別對待,不同單位制的數(shù)值換算過來不*相等,所以每一種單位制都應(yīng)該單獨使用。兩種單位制的混合使用就偏離了本標(biāo)準(zhǔn)。
1.6 本標(biāo)準(zhǔn)并不涉及所有安全的問題,如果有,也是與它的用途相關(guān)。在使用前制定適當(dāng)?shù)陌踩徒】狄?guī)范,確定適用的規(guī)章制度是本標(biāo)準(zhǔn)使用者的責(zé)任。
2. 參考文件
2.1 ASTM 標(biāo)準(zhǔn):2
A 356/A356M 厚壁汽輪機(jī)用鑄鋼、碳素鋼、低合金鋼和不銹鋼規(guī)范。
A 370 鋼產(chǎn)品力學(xué)性能試驗方法及定義
B557 鍛、鑄鋁合金及鎂合金產(chǎn)品拉伸試驗方法
B 557M 鍛、鑄鋁合金及鎂合金產(chǎn)品拉伸試驗方法[公制]
E 4 試驗機(jī)的力校驗方法
E 6 力學(xué)試驗方法相關(guān)術(shù)語定義
E 8 金屬材料拉伸試驗方法
E 29 用標(biāo)準(zhǔn)方法確定性能所得試驗數(shù)據(jù)的有效位數(shù)的推薦方法
E 83 引伸計的校驗及分級方法
E 345 金屬箔拉伸試驗方法
E 691 實驗室之間探討確定試驗方法度的實施指南
E 1012 在拉伸負(fù)荷下校驗試樣對中的方法
E1856 評估用于從試驗機(jī)中采取數(shù)據(jù)的電腦采集數(shù)據(jù)系統(tǒng)指導(dǎo)方法
3. 術(shù)語
3.1 定義――E6定義中規(guī)定的拉伸試驗相關(guān)術(shù)語定義適用于本拉伸試驗方法中使用的術(shù)語。其
它術(shù)語如下定義:
3.1.1 不連續(xù)屈服--軸向試驗中,由于局部屈服,在塑性變形開始時觀查到的力的停滯或起伏。(應(yīng)力--應(yīng)變曲線不一定出現(xiàn)不連續(xù))
3.1.2 斷裂處伸長--力突然下降之前測得的伸長,對大多數(shù)材料來說,不會出現(xiàn)力的突然下降的現(xiàn)象,可以使用力下降到zui大力的10%時的伸長作為斷裂處伸長。
3.1.3 下屈服強(qiáng)度, LYS [FL−2]--軸向試驗中,在不考慮瞬時效應(yīng)的情況下,不連續(xù)屈服過程中記錄的zui小應(yīng)力。
3.1.4 均勻伸長,Elu, [%]--在試樣出現(xiàn)頸縮或斷裂,或二者都出現(xiàn)之前承受zui大力時確定的伸長。
3.1.4.1 說明--均勻伸長包括彈性和塑性伸長。
3.1.5 上屈服強(qiáng)度, UYS [FL−2]--軸向試驗中,伴隨不連續(xù)屈服出現(xiàn)的應(yīng)力zui大值(出現(xiàn)拐點時的應(yīng)力)。
3.1.6 屈服點伸長率, YPE--軸向試驗中,從應(yīng)力-應(yīng)變曲線的不連續(xù)屈服至均勻應(yīng)變硬化轉(zhuǎn)折點的出現(xiàn)拐點時的*個點的應(yīng)變(以百分率表示)。如果發(fā)生的轉(zhuǎn)折超出應(yīng)變范圍,YPE 端點就是在(a)曲線上出現(xiàn)zui后一個拐點的水平線上畫切線與(b)在應(yīng)力--應(yīng)變曲線的應(yīng)變硬化段畫切線之間的交叉點 。如果沒有出現(xiàn)或接近斜率趨于零時的屈服開始的那個點,則材料的YPE為0 %。
4. 意義及用途
4.1 拉伸試驗是為了提供在單軸拉伸應(yīng)力下材料的強(qiáng)度和延性數(shù)據(jù)。此數(shù)據(jù)對于材料對比、合金研制、質(zhì)量控制及在某些環(huán)境中的設(shè)計可能是有用的。
4.2 從零件或材料上選取局部樣坯加工成的標(biāo)準(zhǔn)尺寸試樣的拉伸試驗結(jié)果,不一定代表zui終產(chǎn)品或它在不同環(huán)境中工作的強(qiáng)度與延性性能。
4.3 本試驗方法可用于商業(yè)驗收試驗,并已廣泛地用于貿(mào)易。
5. 設(shè)備
5.1 試驗機(jī)--用于拉伸試驗的試驗機(jī)應(yīng)符合方法 E 4的要求。用于測定抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度的力,應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)E 4規(guī)定的試驗機(jī)力使用范圍內(nèi)。
5.2 夾持裝置:
5.2.1 概述--傳遞試驗機(jī)對試樣施加力的各種類型的夾持裝置均可使用。為保證試樣標(biāo)距內(nèi)受到軸向拉伸應(yīng)力,試樣的軸線應(yīng)與試驗機(jī)夾頭中心線重合。任何不符合此要求的情況都可能引入通常應(yīng)力計算(力除以橫截面積)中未考慮的彎曲應(yīng)力。
注5--偏心負(fù)荷的影響可由計算所附加的彎曲應(yīng)力說明。對于直徑為12.5mm的標(biāo)準(zhǔn)試樣,每0.025mm的偏心距使應(yīng)力增加1.5 % ,對于直徑為9mm的試樣,這一誤差每0.025 mm約增加2.5 %,對于直徑為6mm的試樣,這一誤差每0.025 mm約增加3.2 %。
注 6--對中方法在方法E 1012中給出。
5.2.2 楔形夾具--試驗機(jī)通常備有楔形夾具,這些楔形夾具通常對于夾持塑性金屬長試樣和如圖1所示那種扁平試樣是一種合適的裝置。但如果由于某種原因,一對夾具中的一個夾頭夾緊時移動速度比另一個快時,可能產(chǎn)生不希望的彎曲應(yīng)力。此時可用襯墊放在楔塊后面,襯墊的厚度應(yīng)相同,各平面應(yīng)平滑且平行。楔塊是通過試驗機(jī)夾頭支撐在襯墊整個長度上,這就需要幾個不同厚度的襯墊在規(guī)定的試樣厚度范圍內(nèi)適用。為適于夾持,希望每個楔塊鋸齒形面的整個長度均與試樣接觸。圖2示出了楔形夾具和襯墊合適的裝配。對于短試樣和許多材料制備的試樣,一般需要使用機(jī)械加工試樣和特殊夾持裝置以保證試樣負(fù)荷盡可能*沿拉伸軸向均勻分布(見 5.2.3,5.2.4,和5.2.5)。
5.2.3 用于帶螺紋、臺肩的試樣及脆性材料的夾具--圖3示出了用于帶螺紋端部試樣夾持裝置的示意圖,圖4示出了夾持帶臺肩端部試樣的裝置。這些夾持裝置應(yīng)通過適當(dāng)潤滑的球形座支承固定到試驗機(jī)的頭部。球形支承之間距離應(yīng)盡可能大。
5.2.4 薄板夾具--圖5所示自動調(diào)節(jié)夾具對于那些不適于在一般類型楔形夾具上試驗的薄形材料是比較滿意的。
5.2.5 線材夾具--圖4和圖5所示的楔形或挽勒式夾具或平面楔形夾具都可以用于夾持線材。
尺寸, mm
標(biāo)準(zhǔn)試樣 小尺寸試樣
公稱寬度 板狀 40 mm 薄板狀 12.5 mm 6mm
G-- 標(biāo)距 (注1和注2) 200.0±0.2 50.0±0.1 25.0±0.1
W-- 寬度(注3和注4) 40.0±2.0 12.5±0.2 6.0±0.1
T-- 厚度 (注5) 材料厚度
R-- 過渡圓弧半徑,zui?。ㄗ?) 25 12.5 6
L-- 總長度,(注2、注7 和注8) 450 200 100
A-- 縮減部分長度,zui小 225 57 32
B-- 夾持部分長度,(注8) 75 50 30
C-- 夾持部分寬度,近似(注4 和注9) 50 20 10
注1--對于寬度40mm的試樣,應(yīng)在試樣和縮減部分寬度內(nèi)的平面上或邊上打標(biāo)記以測量斷后伸長率??捎靡唤M相距25mm的9個以上的點打標(biāo)記,或用相距200mm的一對以上的點作標(biāo)記。
注2--當(dāng)不要求測量寬度為40mm試樣的伸長率時,可使用75 mmzui小縮減部分(A)長度,其他尺寸與平板試樣的尺寸相同。
注3--對于三種尺寸試樣,縮減部分端部寬度差應(yīng)分別不大于0.10、0.05 或 0.02 mm。其寬度也可以從端部至中心逐漸減小,但每個端部的寬度不應(yīng)大于中心寬度的1 % 。
注4--必要時,對于三種尺寸中每種尺寸的試樣可使用較小的寬度( W 和 C)。在此情況下,縮減部分的寬度應(yīng)盡量取試驗材料允許的寬度,但是,除非另有特殊規(guī)定,當(dāng)使用較窄試樣時,產(chǎn)品技術(shù)條件中對伸長率的要求將不適用。
注5--尺寸T是為可用的材料技術(shù)條件提供的試樣厚度。寬度為40mm的試樣的zui小厚度應(yīng)為5mm,寬度為12.5mm和6mm試樣的zui大厚度應(yīng)分別為19 mm和6 mm。
注6--對于寬度為40mm試樣,當(dāng)使用仿型切削刀具加工縮減部時,允許在抗拉強(qiáng)度690 MPa以下的鋼試樣縮減部分端部有13mmzui小過渡半徑。
注7--所示尺寸建議為zui小值。確定zui小長度時,夾具不能處于尺寸A和B間過渡部分,見注9。
注8--對于寬度為6mm的試樣,為了有助于施加軸向負(fù)荷,只要材料允許,總長度應(yīng)盡可能大,zui大至200 mm。
注9--如果可能,使夾持部分長度足夠大,以便使試樣延伸到夾具長度2/3以上的位置。如果12.5mm寬的試樣厚度在10 mm以上,較長的夾具和相應(yīng)較長的夾持部分對防止試樣在夾持部分?jǐn)嗔咽潜匾摹?br />注10--對三種尺寸試樣,試樣端部應(yīng)與縮減部分寬度中心線對稱,分別在2.5、0.25、和0.13 mm之內(nèi),但是,對仲裁試驗和當(dāng)產(chǎn)品技術(shù)條件有要求時,寬度為12.5mm試樣端部的對稱應(yīng)在0.2 mm內(nèi)。
注11--對于每一種試樣,所有過渡圓弧半徑應(yīng)彼此在1.25 mm公差內(nèi), 并且在特定端部的兩過渡圓弧弧度的中心應(yīng)在2.5 mm公差內(nèi)彼此固定(垂直于中心線內(nèi))。
注12--除了仲裁試驗外,允許使用整個長度上側(cè)邊平行的試樣,但應(yīng):(a) 使用公差上限;(b) 有足夠的標(biāo)記數(shù)以供測定伸長率;(c) 測定屈服強(qiáng)度時使用合適的引伸計。如果斷裂發(fā)生在靠夾緊裝置一端的2W距離內(nèi),測定的抗拉強(qiáng)度可能并不代表該材料性能。在驗收試驗中,如果性能滿足規(guī)定zui低要求,則不必重新試驗。但如果低于zui低要求,則試驗報廢,應(yīng)重新進(jìn)行試驗。
圖1 矩形拉伸試驗試樣
圖2 用于扁平試樣的帶襯墊的楔形夾具 圖 3 用于帶螺紋端部試樣的夾持裝置
5.3 尺寸測量裝置--用于測量直線尺寸的千分尺或其他裝置,至少應(yīng)有每個要求測量尺寸zui小單位一半的精度。
5.4 引伸計--用于拉伸試驗的引伸計應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)E83對本試驗方法試驗步驟一章規(guī)定級別引伸計。引伸計應(yīng)在相應(yīng)于屈服強(qiáng)度和斷裂(如果測定)時的應(yīng)變范圍內(nèi)使用和校準(zhǔn)。
5.4.1 標(biāo)距等于或小于試樣名義標(biāo)距(如圖示的“G-標(biāo)距”尺寸)的引伸計可用來測定屈服性能。對于等截面的試樣(例如具有全截面的絲材、線材和棒材試樣),測定屈服性能的引伸計標(biāo)距不應(yīng)超過夾具間距離的80%。用于測量斷裂時伸長的引伸計標(biāo)距應(yīng)等于試樣規(guī)定的名義標(biāo)距。
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