GBT228.1-2010_金屬材料室溫拉伸試驗方法課件

1、東南大學(xué)交通學(xué)院東南大學(xué)交通學(xué)院橋梁研究所橋梁研究所錢培舒錢培舒2013.32013.3金屬材料的室溫拉伸試驗金屬材料的室溫拉伸試驗 單向靜拉伸試驗單向靜拉伸試驗 在試樣兩端緩慢地施加載荷，使試樣的工作部分受軸向拉力在試樣兩端緩慢地施加載荷，使試樣的工作部分受軸向拉力，引起試樣沿軸向伸長，直至拉斷為止。，引起試樣沿軸向伸長，直至拉斷為止。 單向靜拉伸試驗的種類：單向靜拉伸試驗的種類：室溫拉伸試驗室溫拉伸試驗（高溫拉伸試驗高溫拉伸試驗低溫拉伸試驗低溫拉伸試驗液氦溫度拉伸試驗液氦溫度拉伸試驗GB/T 228.1-2010GB/T 228.1-2010與與GB/T 228-2002GB/T 228-

2、2002主要區(qū)別主要區(qū)別: :l增加了方法增加了方法A A應(yīng)變速率控制方法；應(yīng)變速率控制方法；l修改了試驗結(jié)果的數(shù)值修約方法；修改了試驗結(jié)果的數(shù)值修約方法；l將原始橫截面積的最小值改為平均值；將原始橫截面積的最小值改為平均值；l符號變更；符號變更；l增加了對于上、下屈服強度位置判定的基本原則；增加了對于上、下屈服強度位置判定的基本原則；l增加了拉伸試驗測量不確定度的評定方法；增加了拉伸試驗測量不確定度的評定方法；l增加了資料性附錄增加了資料性附錄A A計算機控制拉伸試驗機使用時的建議；計算機控制拉伸試驗機使用時的建議；l增加了資料性附錄增加了資料性附錄F F考慮試驗機剛度后估算的橫梁位移速率方

3、法?？紤]試驗機剛度后估算的橫梁位移速率方法。 0SF 一一.拉伸試驗力學(xué)參量拉伸試驗力學(xué)參量000LLLLL 金屬材料在彈性變形階段，其應(yīng)力和應(yīng)變成正比例關(guān)系，金屬材料在彈性變形階段，其應(yīng)力和應(yīng)變成正比例關(guān)系，符合胡克定律，即符合胡克定律，即 = E，其比例系數(shù)，其比例系數(shù)E稱為稱為彈性模量。彈性模量。拉伸力學(xué)性能拉伸力學(xué)性能 拉伸試驗時測量的量是伸長和力，由這兩個變量構(gòu)成的關(guān)系曲線（F-L曲線）稱為拉伸圖，即拉伸曲線。力力伸長曲線伸長曲線FL曲線曲線應(yīng)力應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線Re曲線曲線拉伸曲線拉伸曲線應(yīng)力應(yīng)變cdefab0拉伸曲線各變形階段拉伸曲線各變形階段二二.拉伸試樣拉伸試樣一）試樣的形

4、狀和尺寸一）試樣的形狀和尺寸 試樣的形狀與尺寸取決于要金屬產(chǎn)品的形狀與尺寸。試樣的形狀與尺寸取決于要金屬產(chǎn)品的形狀與尺寸。 需要加工制樣需要加工制樣：壓制坯、鑄錠、無恒定截面的產(chǎn)品：壓制坯、鑄錠、無恒定截面的產(chǎn)品 不需加工制樣不需加工制樣：有恒定橫截面的型材、：有恒定橫截面的型材、棒材、線材棒材、線材 鑄造試樣（鑄鐵和鑄造非鐵合金）鑄造試樣（鑄鐵和鑄造非鐵合金） 橫截面的形狀橫截面的形狀：圓形、圓形、矩形、多邊形、環(huán)形，其他形狀矩形、多邊形、環(huán)形，其他形狀經(jīng)過機加工的試樣經(jīng)過拉伸試驗的試樣熱軋鋼筋的外形熱軋鋼筋的外形光圓鋼筋 螺紋鋼筋 人字紋鋼筋 月牙紋鋼筋 熱軋鋼筋的取樣要求熱軋鋼筋的取樣要

5、求序號檢驗項目取樣數(shù)量取樣方法試驗方法1化學(xué)成分（熔煉分析）1GB/T 20066GB/T 223GB/T 43362力學(xué)2任選兩根鋼筋切取GB/T 2283彎曲2任選兩根鋼筋切取GB/T 2324重量偏差5兩端平齊GB50204低碳鋼熱軋圓盤條的取樣要求低碳鋼熱軋圓盤條的取樣要求 序號檢驗項目取樣數(shù)量取樣方法試驗方法1重量偏差5個/批兩端平齊GB502042力學(xué)1個/批GB 2975GB/T 2283彎曲2個/批不同根盤條GB/T2975GB/T 232冷軋帶肋鋼筋的取樣要求冷軋帶肋鋼筋的取樣要求序號檢驗項目取樣數(shù)量取樣方法試驗方法1拉伸試驗1個/盤在每（任）盤中隨機切取GB/T2282彎曲

6、試驗2個/批GB/T 2323反復(fù)彎曲試驗2個/批GB/T 2384重量偏差1個/盤GB13788原料盤不經(jīng)機加工試樣 比例試樣比例試樣： 拉伸試樣的拉伸試樣的原始標距與原始橫截面積的平方根的比值原始標距與原始橫截面積的平方根的比值k為常為常數(shù)，這樣的拉伸試樣稱為比例試樣數(shù)，這樣的拉伸試樣稱為比例試樣。 k=5.65的試樣稱為的試樣稱為短比例試樣短比例試樣，其斷后伸長率為，其斷后伸長率為A k=11.3的試樣稱為的試樣稱為長比例試樣長比例試樣，其斷后伸長率為，其斷后伸長率為A11.3 試驗時，試驗時，一一般優(yōu)先選用短比例試樣般優(yōu)先選用短比例試樣，但要保證原始標距不小但要保證原始標距不小于于15

7、mm，否則，否則，建議選用長比例試樣或其他類型試樣建議選用長比例試樣或其他類型試樣。 非比例試樣非比例試樣：它的標距與試樣截面不存在比例關(guān)系，稱為非比：它的標距與試樣截面不存在比例關(guān)系，稱為非比例試樣。例試樣。圓形截面的比例試樣圓形截面的比例試樣L0與與d0的關(guān)系的關(guān)系 對圓形試樣，對圓形試樣，S0 d2 /4 當當k5.65時：時： 當當k11.3時：時：5 5d d4 4d d5 5. .6 65 5S Sk kL L2 20 00 0d d1 14 4d dS Sk kL L2 20 00 003 .111.試樣尺寸的測量試樣尺寸的測量 測量計算試樣的原始橫截面積測量計算試樣的原始橫截面

8、積。 圓形截面試樣（新規(guī)定）圓形截面試樣（新規(guī)定）：三三. 拉伸試驗前的準備拉伸試驗前的準備即：兩端和中間三點六次測量直徑，計算原始橫截面積即：兩端和中間三點六次測量直徑，計算原始橫截面積 3. 測量部位和方法測量部位和方法 1）稱重法測定試樣原始橫截面積）稱重法測定試樣原始橫截面積10000mSLt 2）螺紋鋼筋試樣的原始橫截面積）螺紋鋼筋試樣的原始橫截面積 采用公稱尺寸采用公稱尺寸：標準：標準/協(xié)議許可協(xié)議許可 3）光滑鋼筋試樣的原始橫截面積）光滑鋼筋試樣的原始橫截面積4 原始橫截面積測定誤差要求原始橫截面積測定誤差要求5 其他相關(guān)尺寸測量要求其他相關(guān)尺寸測量要求 試驗機試驗機應(yīng)按照應(yīng)按照

9、GB/T16825進行檢驗，并進行檢驗，并應(yīng)為應(yīng)為1級或優(yōu)于級或優(yōu)于1級準確度級準確度。 引伸計引伸計的準確度級別應(yīng)符合的準確度級別應(yīng)符合GB/T12160的要求。的要求。 測定上屈服強度、下屈服強度、屈服點延伸率、規(guī)定塑性延伸強測定上屈服強度、下屈服強度、屈服點延伸率、規(guī)定塑性延伸強度、規(guī)定總延伸強度、規(guī)定殘余延伸強度，以及規(guī)定殘余延伸強度、規(guī)定總延伸強度、規(guī)定殘余延伸強度，以及規(guī)定殘余延伸強度的驗證試驗，應(yīng)使用度的驗證試驗，應(yīng)使用不劣于不劣于1級準確度的引伸計級準確度的引伸計；三三.拉伸試驗設(shè)備拉伸試驗設(shè)備測試項目測試項目級別級別ReL，ReH，Rp，Rt，Rr，Ae1Rm，Agt，Ag，

10、At，A2 測定其他具有較大延伸率的性能，例如抗拉強度、最大力測定其他具有較大延伸率的性能，例如抗拉強度、最大力總延伸率和最大力非比例延伸率、斷裂總伸長率，以及斷總延伸率和最大力非比例延伸率、斷裂總伸長率，以及斷后伸長率，應(yīng)使用后伸長率，應(yīng)使用不劣于不劣于2級準確度的引伸計級準確度的引伸計。 測試項目測試項目級別級別ReL，ReH，Rp，Rt，Rr，Ae1Rm，Agt，Ag，At，A2 引伸計應(yīng)定期檢定。引伸計應(yīng)定期檢定。 日常試驗要經(jīng)常標定日常試驗要經(jīng)常標定引伸計級別引伸計級別標定器標定器分辨力分辨力相對誤差相對誤差10.50.321.00.61.原始標距原始標距（Lo）：施力前的試樣標距）

11、：施力前的試樣標距。2.斷后標距斷后標距（Lu）：試樣斷裂后的標距。）：試樣斷裂后的標距。3.平行長度（平行長度（Lc）：試樣兩頭部或兩夾持部分（不帶頭試樣）之間）：試樣兩頭部或兩夾持部分（不帶頭試樣）之間平行部分的長度。平行部分的長度。4. 伸長：試驗期間任一時刻原始標距伸長：試驗期間任一時刻原始標距Lo的增量。的增量。5.伸長率：伸長率：原始標距的伸長與原始標距原始標距的伸長與原始標距Lo之比的百分率之比的百分率。6.斷后伸長率斷后伸長率（A）：斷后標距的殘余伸長（）：斷后標距的殘余伸長（Lu-Lo）與原始標距）與原始標距Lo之比的百分率。之比的百分率。注：注：對于比例試樣，若原始標距不為

12、對于比例試樣，若原始標距不為5.65So1/2（So為試樣平行長度的為試樣平行長度的橫截面積），符號橫截面積），符號A 應(yīng)附以下角標說明所使用的比例系數(shù)，例如，應(yīng)附以下角標說明所使用的比例系數(shù)，例如，A11.3表示原始標距為表示原始標距為11.3So1/2的斷后伸長率的斷后伸長率。一）有關(guān)術(shù)語的定義一）有關(guān)術(shù)語的定義四四. .拉伸試驗拉伸試驗與（引伸計）有關(guān)術(shù)語的定義與（引伸計）有關(guān)術(shù)語的定義引伸計標距（Le）： 用引伸計測量試樣時所使用試樣平行長度部分的長度。2. 延伸：試驗期間任一給定時刻引伸計標距Le的增量。屈服點延伸率（Ae）： 呈現(xiàn)明顯屈服（不連續(xù)屈服）現(xiàn)象的金屬材料，屈服開始至均勻

13、加工硬化開始之間引伸計標距的延伸與引伸計標距Le之比的百分率。4.最大力總延伸率最大力總延伸率（Agt）：）： 最大力時原始標距的總延伸（彈性延伸加塑性延伸）與引伸計最大力時原始標距的總延伸（彈性延伸加塑性延伸）與引伸計標距標距e之比的百分率。之比的百分率。5.最大力塑性延伸率（最大力塑性延伸率（Ag） ： 最大力時原始標距的塑性延伸與引伸計標距最大力時原始標距的塑性延伸與引伸計標距Le之比的百分率。之比的百分率。6.斷裂總伸長率斷裂總伸長率（At）：）： 斷裂時刻原始標距的總延伸（彈性延伸加塑性延伸）與引伸計斷裂時刻原始標距的總延伸（彈性延伸加塑性延伸）與引伸計標距標距Le之比的百分率。之比

14、的百分率。A斷后伸長率斷后伸長率Ag 最大力塑性延伸率最大力塑性延伸率Agt 最大力總延伸率最大力總延伸率At斷裂總延伸率斷裂總延伸率e 延伸率延伸率mE應(yīng)力應(yīng)力-延伸率曲線延伸率曲線上彈性部分的斜率上彈性部分的斜率R 應(yīng)力應(yīng)力Rm 抗拉強度抗拉強度e 平臺范圍平臺范圍三）幾種常見材料的應(yīng)力三）幾種常見材料的應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線四）四）拉伸試驗要求拉伸試驗要求設(shè)定試驗力零點設(shè)定試驗力零點：試驗兩端被夾之前，應(yīng)設(shè)定力測量系：試驗兩端被夾之前，應(yīng)設(shè)定力測量系統(tǒng)的零點。統(tǒng)的零點。試驗的夾持方法試驗的夾持方法：使用楔形夾頭、螺紋夾頭等合適的夾：使用楔形夾頭、螺紋夾頭等合適的夾具夾持，并確保試樣和

15、夾具對中。具夾持，并確保試樣和夾具對中。選擇合適的試驗速率選擇合適的試驗速率測試各種拉伸性能：測試各種拉伸性能： 試驗速率試驗速率 橫梁位移速率，橫梁位移速率，mm/min 未考慮機器彈性柔度，未考慮機器彈性柔度，很少使用很少使用 應(yīng)力速率應(yīng)力速率，N/mm2 s-1 液壓試驗機液壓試驗機(工程應(yīng)用較多）工程應(yīng)用較多） 應(yīng)變速率，應(yīng)變速率，mm/mm s-1或或s-1 衡量試樣變形快慢最本質(zhì)的方式衡量試樣變形快慢最本質(zhì)的方式關(guān)于關(guān)于R ReHeH， R ReLeL， Rp屈服強度屈服強度： 當金屬材料出現(xiàn)屈服現(xiàn)象時，在試驗期間達到塑性變形發(fā)生而力不增加的應(yīng)力點。應(yīng)區(qū)分上屈服強度和下屈服強度。上

16、屈服強度上屈服強度R ReHeH： 試樣發(fā)生屈服而首次下降前的最大應(yīng)力。下屈服強度下屈服強度R ReLeL： 在屈服期間，不計初始瞬時效應(yīng)時的最小應(yīng)力。 ReH和和ReL的計算公式的計算公式：eLeL0FRS0HHSFRee 在正常試驗條件下，由于下屈服強度ReL的數(shù)值較為穩(wěn)定，再現(xiàn)性較好，所以常將下屈服強度ReL選作屈服強度指標。 在特別要求的情況下也可能測定上屈服強度。（一）（一）ReH和和ReL的測定的測定eLe eLe 引伸計標距應(yīng)引伸計標距應(yīng)1/2L0。引伸計不劣于。引伸計不劣于1級級 記錄力延伸曲線數(shù)據(jù)，直至超過屈服階段記錄力延伸曲線數(shù)據(jù)，直至超過屈服階段 判定原則判定原則： 屈服

17、前的屈服前的第一個峰值力為上屈服力第一個峰值力為上屈服力，不管其后的峰值力，不管其后的峰值力比它大或小比它大或小。 屈服階段中如屈服階段中如呈現(xiàn)兩個或兩個以上的谷值力，舍去第一呈現(xiàn)兩個或兩個以上的谷值力，舍去第一個谷值力，個谷值力，取其余谷值力中之最小者判為下屈服力取其余谷值力中之最小者判為下屈服力。如。如只呈現(xiàn)一個下降谷值力，此谷值力判為下屈服力。只呈現(xiàn)一個下降谷值力，此谷值力判為下屈服力。 正確的判定結(jié)果應(yīng)是下屈服力必定低于上屈服力。正確的判定結(jié)果應(yīng)是下屈服力必定低于上屈服力。（2）指針法）指針法（測定（測定ReH和和ReL）（五）抗拉強度（五）抗拉強度R Rm m的測定的測定eLe 1.

18、圖解法測定圖解法測定Rm 定義：材料過了屈服后所能承受的最大應(yīng)力。定義：材料過了屈服后所能承受的最大應(yīng)力。從力從力伸長曲線測定伸長曲線測定Fm的幾種類型的幾種類型 注視指針的指示，注視指針的指示，對于連續(xù)屈服類型對于連續(xù)屈服類型,讀取試驗過程中指讀取試驗過程中指示最大的力示最大的力，對于不連續(xù)屈服類型，讀取屈服階段之后對于不連續(xù)屈服類型，讀取屈服階段之后指示的最大的力作為最大力指示的最大的力作為最大力Fm，進而計算抗拉強度，進而計算抗拉強度Rm。指針法指針法測定測定Rm縮頸現(xiàn)象縮頸現(xiàn)象 在力伸長曲線上的最大載荷處，塑性變形主要集中于試樣的某一局部區(qū)域，該處橫截面積急劇減小，這種現(xiàn)象體稱為縮頸。

19、是韌性材料在拉伸試驗時變形集中于局部區(qū)域的特殊現(xiàn)象。最大力塑性延伸率最大力塑性延伸率Ag和最大力總延伸率和最大力總延伸率Agt的測定的測定 采用采用圖解法圖解法：在用引伸計得到的力：在用引伸計得到的力- -延伸線圖上測定延伸線圖上測定 引伸計標距建議等于或近似等于試樣標距引伸計標距建議等于或近似等于試樣標距 A A5%5%，至少，至少1 1級引伸計級引伸計 A A5%5%，至少，至少2 2級引伸計級引伸計 如力延伸曲線在最大力呈現(xiàn)一個平臺，則取平臺寬如力延伸曲線在最大力呈現(xiàn)一個平臺，則取平臺寬度的中點為最大力點度的中點為最大力點 人工方法僅適合于長試樣，計算人工方法僅適合于長試樣，計算A Ag

20、tgt需知道需知道E E，即，即 A Agtgt A Ag gR Rm m/E/E用引伸計得到的力用引伸計得到的力-延伸線圖延伸線圖斷裂總延伸率斷裂總延伸率At的測定的測定 采用圖解法：在用引伸計得到的力采用圖解法：在用引伸計得到的力-延伸線圖上測定延伸線圖上測定 引伸計標距建議等于或近似等于試樣標距引伸計標距建議等于或近似等于試樣標距 A5%，至少，至少1級引伸計級引伸計 A5%，至少，至少2級引伸計級引伸計 斷裂位置在引伸計標距范圍內(nèi)方有效，但斷裂位置在引伸計標距范圍內(nèi)方有效，但At規(guī)定值除外規(guī)定值除外 注意引伸計的保護注意引伸計的保護用引伸計得到的力用引伸計得到的力-延伸線圖延伸線圖斷后

21、伸長率斷后伸長率A的測定的測定測定方法：測定方法： 1. 手工測定法手工測定法 2. 圖解方法圖解方法 1. 手工測定法手工測定法 1. 手工測定法手工測定法手工測定法之手工測定法之用引伸計得到的力用引伸計得到的力-延伸線圖延伸線圖試驗結(jié)果的修約試驗結(jié)果的修約四舍六入五考慮，四舍六入五考慮，五后非零就進一，五后非零就進一，五后皆零看奇偶，五后皆零看奇偶，五前為偶應(yīng)舍去，五前為偶應(yīng)舍去，五前為奇要進一。五前為奇要進一?！八纳崃敕ㄋ纳崃敕ā彼纳崃胛辶綦p四舍六入五留雙規(guī)則規(guī)則（一）當尾數(shù)小于或等于（一）當尾數(shù)小于或等于4時，直接將尾數(shù)舍去。時，直接將尾數(shù)舍去。 例例 將下列數(shù)字全部修約為四位有

22、效數(shù)字，結(jié)果為：將下列數(shù)字全部修約為四位有效數(shù)字，結(jié)果為：0.536640.5366 10.273110.27 18.504918.50 0.583440.5834 16.400516.40 27.182927.18 四舍六入五留雙四舍六入五留雙規(guī)則規(guī)則（二）當尾數(shù)大于或等于（二）當尾數(shù)大于或等于6時，將尾數(shù)舍去并向前一位時，將尾數(shù)舍去并向前一位進位進位。 例例 將下列數(shù)字全部修約為四位有效數(shù)字，結(jié)果為：將下列數(shù)字全部修約為四位有效數(shù)字，結(jié)果為：0.536660.5367 8.3176 8.318 16.777716.78 0.583850.5838 10.2950110.30 21.019121.02 四舍六入五留雙四舍六入五留雙規(guī)則規(guī)則（三）當尾數(shù)為（三）當尾數(shù)為5 5，而尾數(shù)后面的數(shù)字均為，而尾數(shù)后面的數(shù)字均為0 0時，應(yīng)看尾數(shù)時，應(yīng)看尾數(shù)“5”5”的的前一位：若前一位數(shù)字此時為奇數(shù)，就應(yīng)向前進一位；若前一位前一位：若前一位數(shù)字此時為奇數(shù)，就應(yīng)向前進一位；若前一位數(shù)字此時為偶數(shù)，則應(yīng)將尾數(shù)舍去。數(shù)字數(shù)字此時為偶數(shù)，則應(yīng)將尾數(shù)舍去。數(shù)字“0”0”在此時應(yīng)被視為偶在此時應(yīng)被視為偶數(shù)。數(shù)。 例：將下列數(shù)字全部修約為四位有效數(shù)字，結(jié)果為：例：將下列數(shù)字全部修約為四位有效數(shù)字，結(jié)果為