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GBT228.1-2010室温拉伸


GB/T 228.1-2010
《金属材料 拉伸试验第1部分: 室温试验方法》宣贯

宣贯内容
?

主要技术内容

?
? ?

试验速率模式
金属拉伸试样 拉伸试验的基本概念

一、GB/T 228.1-2010
《金属材料

拉伸试验第1部分: 室温试验方法》主要技术内容

GB/T 228.1-2010与GB/T 228-2002主要区别
?增加了方法A应变速率控制方法;

?修改了试验结果的数值修约方法;
?将原始横截面积的最小值改为平均值; ?符号变更; ?增加了对于上、下屈服强度位置判定的基本原则; ?增加了拉伸试验测量不确定度的评定方法;

?增加了资料性附录A计算机控制拉伸试验机使用时的建议;
?增加了资料性附录F考虑试验机刚度后估算的横梁位移速率方法。

GB/T 228.1-2010
符号变化
GB/T 228-2010 GB/T 228-2002 a0,T a 定义 矩形横截面试样原始厚度或管壁 厚度 矩形横截面试样平行长度的原始 宽度或管的纵向剖条宽度或扁丝 原始宽度 圆形横截面试样平行长度的原始 直径或圆丝原始直径或管的原始 内径 管原始外直径 无颈缩塑性伸长率 断裂总延伸 应变速率

b0

b

d0 D0 AWN △L f

d D Ag 无 无

eLe

?

GB/T 228.1-2010
符号变化
GB/T 228-2010 GB/T 228-2002 无 定义 平行长度估计的应变速率

eLc
Vc
?

?


无 无 无 εP εt εr

横梁位移速率
应力速率 应力-延伸率曲线在给定试验时 刻的斜率 应力-延伸率曲线弹性部分的斜率 规定非比例延伸率 规定总延伸率 规定残余延伸率

R
m mE 无 无 无

GB/T 228.1-2010
? 引言
?

两种试验速率的控制方法。第一种方法A为

应变速率(包括横梁位移速率),第二种方法B为
应力速率。方法A旨在减小测量应变速率敏感参数

时试验速率的变化和减小试验结果的测量不确定度。

GB/T 228.1-2010
?
? ?

上屈服强度(ReH)和下屈服强度(ReL)的测定
标准中11、12条规定: 上屈服强度ReH可以从力-延伸曲线图或峰值力显示器

上测得:定义为力首次下降前的最大力值对应的应力。
?

下屈服强度ReL可以从力-延伸曲线图测定,定义为不

计初始瞬时效应时屈服阶段中的最小力值对应的应力。

GB/T 228.1-2010
上屈服强度(ReH)和下屈服强度(ReL)的测定
方法1:图解方法

应采用不劣于1级准确度的引伸计,引伸计标距不小
于标距的一半: 应采用1级或优于1级准确度的试验机; 试验时,可以记录力-延伸曲线或力-位移曲线方式。 采用自动测定方法时,相应地采集力-延伸或力-位移数

据。

GB/T 228.1-2010
上屈服强度(ReH)和下屈服强度(ReL)的测定
方法A:
a)在直至测定ReH应按照规定的应变速率 eLe 。这一范围需要在试样 上装夹引伸计,消除拉伸试验机柔度的影响,以准确控制应变速 ? 率。(对于不能进行应变速率控制的试验机,根据平行长度估计 ? eLe 的应变速率eLc 也可用。 ? ? 应变速率 eLe 应尽可能保持恒定。在测定这些性能时, eLe 应选用 下面两个范围之一: 范围1:eLe =0.00007s-1,相对误差±20% ? 范围2:eLe =0.00025s-1,相对误差±20%(如果没有其他规定, 推荐选取该速率)
? ?

GB/T 228.1-2010
上屈服强度(ReH)和下屈服强度(ReL)的测定
方法A:
b)对于不连续材料,应选用根据平行部分估计的应变速率 eLc 。 上屈服点之后,在测定下屈服强度, 应保持下面两个范围之一的
?

eLc,直到不连续屈服结束。
范围2: eLc =0.00025s-1,相对误差±20%(推荐选取该速率)
? ?

?

范围3: eLc =0.002s-1,相对误差±20%

GB/T 228.1-2010
上屈服强度(ReH)和下屈服强度(ReL)的测定
方法B:
?

?

? ?

如仅测定上屈服强度,试验时的弹性应力速率应在下表的规定范围 内,试验机夹头的分离速率应尽可能保持恒定。 如仅测定下屈服强度,在试样平行长度的屈服期间应变速率应在 0.00025/s~0.0025/s之间,并尽可能保持恒定。如不能直接调节这 一应变速率,应通过调节屈服即将开始前的应力速率来调整,在屈 服完成之前不再调节试验机的控制。 任何情况下,弹性范围内的应力速率不得超过下表规定的最大速率。 如在同一试验中测定上屈服强度和下屈服强度,测定下屈服条件应 符合标准10.4.2.2的要求。

GB/T 228.1-2010

材料弹性模量E/MPa <150000 ≥150000

应力速率/MPa/s
最小 2 6 最大 20 60

GB/T 228.1-2010
上屈服强度(ReH)和下屈服强度(ReL)的测定
测定下屈服强度时,要排除”初始瞬时效应影响”。所谓初 始

瞬时效应是指从上屈服强度向下屈服强度过渡时发生的瞬时效
应,与试验机加力系统的柔度、试验速率、试样屈服特性和测 力系统惯性守恒等多种因素相关。对于瞬时效应作评定是困难

的。定性地把从上屈服强度向下屈服过渡期间的第一个下降谷
区作为“初始瞬时效应”的影响区。为了避开该区影响,把第 1个 下降谷值应力排除不计后,取其之后的最小应力为下屈服强 度,只出现一个谷值情况,该谷值应力为下屈服强度。

GB/T 228.1-2010
上屈服强度(ReH)和下屈服强度(ReL)的测定
?
?

上、下屈服强度位置判定的基本原则如下:
屈服前的第1个峰值应力判为上屈服强度,不管其后的峰值
应力比它大或比它小; 屈服阶段中如呈现两个或两个以上的谷值应力,舍弃第1个 谷值应力不计,取其余谷值应力中最小值判为下屈服强度; 屈服阶段中呈现平台,平台应力判为下屈服强度;如呈现 多个而且后者高于前者的屈服平台,判第1个平台应力为下 屈服强度;

?

?

?

下屈服强度一定低于上屈服强度。

GB/T 228.1-2010
上屈服强度(ReH)和下屈服强度(ReL)的测定
?
?

上、下屈服强度位置判定的基本原则如下:
为提高效率,可以报告在上屈服强度之后延伸率为0.25%范
围内的最低应力为下屈服强度,不考虑任何初始瞬时效应, 用此方法测定下屈服强度后,试验速率可以按照10.3.4增加, 试验报告应注明使用了此简捷方法。

?

注:此规定仅仅适用于呈现明显屈服材料和不测定屈服点 延伸率的情况。

应力(MPa)

应力(MPa)

ReH ReL

ReL

0

延伸率(%)

0

延伸率(%)

应力(MPa)

应力(MPa)

ReH ReL

ReL

0

延伸率(%)

0

延伸率(%)

GB/T 228.1-2010
上屈服强度(ReH)和下屈服强度(ReL)的测定
方法2:指针方法
?

采用指针方法测定ReH和 ReL时,在试验测定时要注视试验机
测力表盘指针的指示,按照定义判定上屈服力和下屈服力; 当指针首次停止转动保持恒定的力判定为FeL;

?

?
?

当指针首次回转前指示的最大力判定为FeH;
当指针出现多次回转,则不考虑第一次回转,而取其余这些 回转指示的最低力判定为FeL; 当只有一次回转,则其回转的最低力判定为FeL。

?

GB/T 228.1-2010
ReH和ReL测定时应注意的问题:
?

a)当材料呈现明显屈服状态时,相关产品标准应规定

或说明测定ReH或ReL或两者。当相关产品标准无明确
规定时,测定ReH和ReL 并报告;只呈现单一屈服 (屈服平台)状态的情况,测定ReL并报告;如无异 议可仅测定ReL并报告。

GB/T 228.1-2010
ReH和ReL测定时应注意的问题:
?

b) 相关产品标准规定了要求测定屈服强度,但材料在

实际试验时并不呈现明显屈服状态,此种情况,材料
不具有可测的ReH和(或)ReL性能。遇到此种情况, 建议测定规定塑性延伸强度(RP0.2),并注明“无明显 屈服”。

GB/T 228.1-2010
ReH和ReL测定时应注意的问题:
?

c)如材料屈服期间力既不下降也不是保持恒定,而是
呈缓慢增加,只要能分辨出力在增加,尽管增加的量

不大,这种状态判定为无明显屈服状态(见下图)
?

d)仲裁试验采用图解方法。

GB/T 228.1-2010
R

力持续增加

0

ε

屈服期间力始终持续增加视为连续屈服

GB/T 228.1-2010
规定塑性延伸强度的测定
试验速率要求
?

测定RP应按照规定的应变速率 eLe 。这一范围需要在试样上
装夹引伸计,消除拉伸试验机柔度的影响,以准确控制应变速率。 (对于不能进行应变速率控制的试验机,根据平行长度估计的应

?

?

变速率eLc 也可用。 ? ? 应变速率 eLe应尽可能保持恒定。在测定这些性能时, eLe 用下面两个范围之一:
?

?

应选

? ?

范围1:eLe =0.00007s-1,相对误差±20% ? 范围2:eLe =0.00025s-1,相对误差±20%(如果没有其他规定, 推荐选取该速率)

GB/T 228.1-2010
规定塑性延伸强度的测定

试验速率要求
?

如果试验机不能进行应变速率控制,应该采用通过平行长

度估计的应变速率 eLc 即恒定的横梁位移速率。该速率应依 据标准中提出的公式(1)进行计算,应考虑试验机系统的柔
度,详见附录F。

?

GB/T 228.1-2010
规定塑性延伸强度的测定
方法1:常规平行线方法
?

常规平行线法适用于具有明显弹性直线段的材料测定规定塑 性延伸强度。 这种方法采用图解方法(包括自动测定方法),引伸计标距 Le≥1/2L0。引伸计应为1级或优于1级准确度。

?

?

试验机测力系统的准确度应不劣于1级准确度。

GB/T 228.1-2010
R Rp A B

0

ε

p

C

ε

平行线法测定规定塑性延伸强度

GB/T 228.1-2010
规定塑性延伸强度的测定
?

由于在试验开始后的初始阶段容易受非线形因素的干
扰,使得力-延伸曲线初始部分弯曲,遇到这种情况

要对曲线原点进行修正。修正的方法一般是通过对表
观弹性直线段反向延长交于延伸轴,即可找到实际原 点“O”,见下图。

GB/T 228.1-2010
R R

0' 0

(a)

ε

0

0'

(b)

ε

力-延伸曲线的原点修正(0为真实原点)

GB/T 228.1-2010
规定塑性延伸强度的测定
方法2:滞后环方法
?

滞后环方法适用于不具有明显弹性直线段的材料测定规定塑 性延伸强度,对于具有明显弹性直线段情况,不应采用此方 法,应采用“常规平行线方法”。因为具有弹性直线段情况 下采用了滞后环方法,会使测定的规定塑性延伸强度偏高, 原因在于滞后环方法是以卸力线和再次施力线的斜率的近似 平均斜率作为参照斜率,而这一平均斜率总是比首次施力的 直线斜率小。

?

采用滞后环方法测定时,测力系统的准确度、引伸计准确度
级别和试验时的速率等要求与上述的“常规平行线方法”相

GB/T 228.1-2010
R D Rp B E

F

0

ε

p

C

ε

滞后环方法测定规定塑性延伸强度

GB/T 228.1-2010

(a)

(b)

GB/T 228.1-2010
规定塑性延伸强度的测定
?

曲线原点修正
由于受多种因素影响,拉伸曲线的原点可能需要修正。可以采用

各种方法修正曲线的原点。按照国际标准给出的方法:在曲线图上穿 过其斜率最接近于滞后环斜率的弹性上升部分,划一条平行于滞后环

所确定的直线的平行线,此平行线与延伸轴的交截点即为曲线的修正
原点。其他方法,例如将弹性上升段的走势反向延伸与延伸轴的交 截,交截点作为修正原点。
?

卸力点的选择
在力降低开始点的塑性应变应略微高于规定的塑性延伸强度RP。较

高应变的开始点将会降低通过滞后环获得直线的斜率。

GB/T 228.1-2010
规定塑性延伸强度的测定
方法3:逐步逼近方法
? 逐步逼近方法既适应于具有弹性直线段材料,也适用于无明显

弹性直线段材料测定规定塑性延伸强度。在国内已有不少自动测定 系统中采用了这种方法。标准中的附录H给出了这种方法。这种方 法是建立在“表观比例极限不低于规定塑料塑性强度RP0.2的一半” 的

假定,这一假定对于常见的金属材料是近似真实的。 ? 采用逐步逼近方法测定规定塑性延伸强度时,测力系统的准确度、 引伸计准确度级别和试验时的速率等要求与上述的“常规平行线方法” 相同。

GB/T 228.1-2010

逐步逼近法测定规定塑性延伸强度

GB/T 228.1-2010
规定塑性延伸强度的测定
?

逐步逼近法为我国建立,已被国际标准ISO6892-1:2009采

纳。
?

原点修正:由于受非线性因素的影响,拉伸曲线的原点可 能需要修正。修正的方法是将弹性上升段的走势反向延伸

与延伸轴的交截,交截点作为修正原点。或者以逐步逼近
得到BnDn直线与延伸轴的交截点作为曲线修正原点。

GB/T 228.1-2010
规定塑性延伸强度测定时应注意的问题:
?

当材料呈现无明显屈服状态时,应测定规定塑性延伸强度。

当材料呈现明显屈服状态时,应测定ReH和ReL或ReL。
? ?

相关产品标准应说明规定塑性延伸的百分率。 按照规定塑性延伸强度的定义,规定塑性延伸强度是规定 塑性延伸率所对于的应力。因此,不管在达到规定塑性延 伸强度之前是否有高于它的应力出现,均以规定塑性延伸 率对应的应力为规定塑性延伸强度。

?

可以使用自动处理装置或自动测试系统测定规定塑性延伸 强度,可以不绘制力-延伸曲线图。

GB/T 228.1-2010
R Rp B A

0

ε

p

C

ε

取B点应力为规定塑性延伸强度

GB/T 228.1-2010
规定总延伸强度的测定
试验速率要求
?

测定Rt应按照规定的应变速率 eLe 。这一范围需要在试样上装夹
引伸计,消除拉伸试验机柔度的影响,以准确控制应变速率。 (对于不能进行应变速率控制的试验机,根据平行长度估计的应

?

?

变速率 eLc?也可用。 ? 应变速率 eLe 应尽可能保持恒定。在测定这些性能时, eLe 应选用 下面两个范围之一: 范围1:eLe =0.00007s-1,相对误差±20% ? 范围2: eLe =0.00025s-1,相对误差±20%(如果没有其他规定, 推荐选取该速率)
?

?

? ?

GB/T 228.1-2010
规定总延伸强度的测定

试验速率要求
如果试验机不能进行应变速率控制,应该采用通过平行长度估

计的应变速率 eLc 即恒定的横梁位移速率。该速率应依据标准中 提出的公式(1)进行计算,应考虑试验机系统的柔度,详见附录
F。

?

GB/T 228.1-2010
规定总延伸强度的测定
方法:图解方法
?

图解方法适用于具有或不具有明显弹性直线段的材料规定总 在力-延伸曲线上确定规定总延伸力时并不需要以曲线的弹性 直线段斜率为基准。

延伸强度的测定。因为采用图解方法测定规定总延伸强度时,

? ?

引伸计标距Le≥1/2L0,引伸计应为1级或优于1级准确度
试验机测力系统的准确度应不劣于1级准确度。

GB/T 228.1-2010
R Rt B

0

ε

C t

ε

图解方法测定规定总延伸强度

GB/T 228.1-2010
规定总延伸强度的测定
?

如同规定塑性延伸强度一样,按照规定总延伸强度的定义,
规定总延伸强度是规定总延伸率所对于的应力。因此,不管 在达到规定总延伸强度之前是否有高于它的应力出现,均以 规定总延伸率对应的应力为规定总延伸强度。

?

一般也需要修正曲线的原点。

GB/T 228.1-2010
抗拉强度的测定
试验速率要求
?

在屈服强度或塑性延伸强度测定后,根据平行长度而计算得到的
横梁位移速率 eLc 在下述范围内选择: ?
?

? ? ?

范围2:eLc =0.00025s-1,相对误差±20% 范围3:eLc =0.002s-1,相对误差±20% 范围4:eLc =0.0067s-1,相对误差±20%(如果没有其他规定,
? ?

推荐选取该速率)
?

如果拉伸试验仅仅是为了测定抗拉强度,根据范围3或4得到的平 行长度估计的应变速率适用于整个试验。

GB/T 228.1-2010
R R

Rm

Rm

0

(a) ReH<Rm

ε

0

(b) ReH>Rm

ε

GB/T 228.1-2010
R

ReH

0 (c) 应力-延伸状态的特殊情况

ε

GB/T 228.1-2010
屈服点延伸率(Ae)的测定

(a)水平线法

(b)回归线法

GB/T 228.1-2010
屈服点延伸率(Ae)的测定
?

采用1级或优于1级准确度的引伸计,引伸计的标距应等于或尽 量接近等于试样标距(试验报告中应报告引伸计标距)。

?

试验时的试验速率应按照测定下屈服强度规定的试验速率要求。

GB/T 228.1-2010
最大力塑性延伸率(Ag)和最大力总延伸率(Agt)的测定
试验速率要求
?

在屈服强度或规定塑性延伸强度测定后,根据平行长度而计算得 到的横梁位移速率 eLc
? ?

在下述范围内选择:

? ?

范围2:eLc =0.00025s-1,相对误差±20% 范围3: eLc =0.002s-1,相对误差±20%
? ?

?

范围4: eLc =0.0067s-1,相对误差±20%(如果没有其他规定,
推荐选取该速率)

GB/T 228.1-2010
最大力塑性延伸率(Ag)和最大力总延伸率(Agt)的测定
方法:图解方法
采用2级或优于2级准确度的引伸计,当最大力总伸长率小于5%
时,建议采用不劣于1级准确度的引伸计,引伸计的标距应等于或尽 量接近等于试样标距。

GB/T 228.1-2010
R

Rm

A

0

Ag Agt A At

ε

GB/T 228.1-2010
R B K E

A

Rm

C

D

0

Ag Agt

ε

GB/T 228.1-2010
断裂总延伸率(At)的测定
? ?

在用引伸计得到的力-延伸曲线图上测定断裂总延伸。 试验速率同Ag、Agt。当最大力总伸长率小于5%时,建议采用不
劣于1级准确度的引伸计,引伸计的标距应等于或尽量接近等于试 样标距。

GB/T 228.1-2010
断后伸长率(A)的测定
A:断后标距的残余伸长(Lu-L0)与原始标距(L0)之比的百 分率。
?

对于比例试样,若比例系数k不为5.65,符号A应附以下标注 说明所使用的比例系数,例如A11.3。

?

对于非比例试样,符号A应附以下标注说明所使用的原始标
距,以毫米(mm)表示,例如A80mm。

GB/T 228.1-2010
断后伸长率(A)的测定
?

测定A时应将试样断裂的部分仔细地配接在一起使其轴线处 于同一直线上,并采取特别措施确保试样断裂部分适当接触 后测定试样断后标距。

?

应使用分辨力足够的量具或测量装置测定断后伸长量(Lu-

L0),并准度到±0.25mm。

GB/T 228.1-2010
断后伸长率(A)的测定
方法1:手工测定方法
?

试验前,在试样的平行长度上居中部位标记试样标距L0,准
确到±1%。在标距内标出N个等分间隔。 拉断后将试样断裂的部分仔细地配接在一起使其轴线处于同

?

一直线上,并采取特别措施确保试样断裂部分适当接触后测
定试样断后标距。

GB/T 228.1-2010
断后伸长率(A)的测定
移位法
?

若试样断裂处距离最近标距标记的距离≥1/3 L0时,或者断

后伸出率大于或等于规定的最小值时,直接测量两标记间的距 离即为L0。

GB/T 228.1-2010
断后伸长率(A)的测定
移位法
?

若试样断裂处是在标距的两标点间,但距离最近标距标记

的距离<1/3 L0时,则完全可采用“移位法”测定断后伸出率。 见下图a、b所示。
?

若试样断裂处距离最近标距标记的距离<1/3 L0,但其断 “移

后伸出率大于或等于规定的最小值时,这种情况也可采用 位法”测定断后伸出率。

GB/T 228.1-2010

XY ? 2YZ ? L0 A? ? 100 L0

XY ? YZ' ? YZ'' ? L0 A? ? 100 L0

GB/T 228.1-2010
断后伸长率(A)的测定
方法2:图解方法
?

由于拉伸自动化测试系统或装置普遍使用,完全可以用自动

测试系统或装置测定断后伸长率。自动化方法将来会逐渐取
代人工方法。
?

为了得到与手工方法可比的结果,对能用引伸计测定断裂延

伸的试验机,有一些额外的要求(例如,引伸计高的动态响
应和频带宽度,见附录A3.2)。

GB/T 228.1-2010
断后伸长率(A)的测定
方法2:图解方法
? ? ?

使用自动化方法测定断后伸长率要求:
a)引伸计标距应等于试样标距(即Le=L0)。 b)断裂位置处于引伸计标距范围内方为有效:但如测定断后伸

长率等于或大于规定最小值,不管断裂位置处于何处测量均为
有效。
?

c)首先测量断裂时的总延伸,然后扣除弹性延伸部分,剩余的

塑性延伸部分(非比例延伸部分)作为断后的伸长,扣除的方
法见下图。

GB/T 228.1-2010
断后伸长率(A)的测定
方法2:图解方法
?

d)使用的引伸计级别:当断后伸长率小于5%时,采用不劣于1级
准确度的引伸计;当断后伸长率大于或等于5%时,采用不低于2 级准确度的引伸计 。

?

e)使用自动方法测量时,可以不在试样上标记原始标距L0,但标
记原始标距也仍有用处,一旦测试系统出了故障,或断裂位置不 在引伸计标距范围且测定断后伸长率小于规定最小值,还可以用

人工测量断后伸长率。
?

f)自动方法目前还不能实现附录H的“移位方法”。

GB/T 228.1-2010
断后伸长率(A)的测定
断后伸长率在5%以下的材料A的测定
?

对于低延性材料,有些材料的断后伸长率的测定用通常的方法难以做到
准确,所以用附录G提供的特殊方法,方法如下: 试验前在平行长度的一端处作一很小的标记。使用调节到标距的分规, 以此标记为圆心划一圆弧。拉断后,将断裂的试样置于一装置上,最好 借助螺丝施加轴向力,以使其在测量时牢固地对接在一起。以原圆心为 圆心,以相同的半径划第二个圆弧。用工具显微境或其他合适的仪器测 量两个圆弧之间的距离即为断后伸长,准确到士0.02 mm。为使划线清 晰可见,试验前涂上一层染料。 可采用自动方法。

?

?

GB/T 228.1-2010
Lc

L0

L0

L0

△L

L0

△L

GB/T 228.1-2010
断后伸长率(A)的换算
?

标准20.3条规定,试验前通过协议,可以在一固定标距上测定断 后伸长率,然后使用换算公式或换算表格将其换算成比例标距的 断后伸长率(例如可使用GB/T 17600.1-1998《钢的伸长率换算 第1部分:碳素钢和低合金钢》 GB/T 17600.2-1998《钢的伸长 率换算 第2部分:奥氏体钢》。

?

仅当标距、横截面的形状和面积均为相同时,或当比例系数k相 同时,断后伸长率才具有可比性。 伸长换算并不是严格准确的,有一定误差,仅当双方同意才能使 用。

?

GB/T 228.1-2010
断面收缩率(Z)的测定
?

拉断后将试样断裂的部分仔细地配接在一起使其轴线处于同一直 线上。断裂后最小横截面积的测定应准确到±2%。原始横截面 积与断后最小横截面积之差除以原始横截面积的百分率即为断面 收缩率。

?

断面收缩率是金属材料重要的延性性能,但由于试样拉断时形成 的最小横截面积形状复杂和多样性,因而对于复杂横截面形状的 试样的断面收缩率的测定还未有标准方法,仅仅对于圆形横截面 试样和矩形横截面试样的断面收缩率有相对成熟的测定方法。

GB/T 228.1-2010
断面收缩率(Z)的测定
圆形横截面试样
?

原始横截面积的测定应准确到±1%,相应的原始平均直径的测
定应准确到±0.5%,断后最小横截面积的测定应准确到±2%, 相应的断后最小横截面平均直径的测定应准确到±1%。

?

测定断后最小横截面积是假定试样拉断后最小横截面仍为圆形横
截面,但这一假定不完全是严格准确的。由于材料在拉断时塑性 变形的各向异性,可能形成横截面为非圆形,例如为椭圆形,或

者其他复杂形状横截面,只要能把它测定出来且误差不超过
±2%,是完全符合标准要求的。

GB/T 228.1-2010
断面收缩率(Z)的测定
矩形横截面试样
断后最小横截面积用最小厚度和最大宽度之积表示。
Su=au×bu 式中:au—最小厚度 bu—最大宽度

GB/T 228.1-2010
试验结果的修约
性能

GB/T 228-2002
范围 修约间隔
1 MPa 5 MPa 10 MPa 0.05% 0.5% 0.5%

GB/T 228-2010
修约间隔
1 MPa 0.1% 0.5% 1%

≤200MPa ReL、ReH、RP、 >200 MPa~1000MPa Rt、Rr、Rm >1000 MPa Ae A、At、Agt、Ag Z

GB/T 228.1-2010
试验条件的表示:
?

?

?

?

为了用缩略的形式报告试验控制模式和试验速率,可以使用GB/T 228Annn或GB/T 228 Bn缩写的表示形式,这里“A”定义为使用方 法A(应变速率控制),“B”定义为使用方法B(应力速率控制)。 三个字母的符号“nnn”是指每个试验阶段所用速率,如方法B中的 符号“n”是指在弹性阶段所选取的应力速率。 示例1:GB/T 228A224定义试验为应变速率控制,不同阶段的试 验速率范围为2,2,4。 示例2:GB/T 228B30定义试验为应力速率控制,试验的名义应力 速率为30MPa.s-1。 示例3:GB/T 228B定义试验为应力速率控制,试验的名义应力速 率符合表3。

GB/T 228.1-2010
不确定度的定义:
不确定度是“表征合理地赋予被测量之值的分散性, 与测量结果相联系的参数“。它描述了测量结果的可


程度。测量的水平和质量用“测量不确定度”来评价。 不 确定度越小,则测量结果的可疑程度越小,可信程度 越

大,测量结果的质量越高,水平越高,其使用价值越

GB/T 228.1-2010
拉伸不确定度的分类:
?

测量不确定度分为A类标准不确定度和B类标准不确 定度。

?

A类标准不确定度:用对观察列的统计分析得出的不确
定度。 B类标准不确定度:用不同于观察列的统计分析来评 定的标准不确定度。

?

GB/T 228.1-2010
拉伸不确定度的来源:
?

测量系统示值误差、标准测量仪、计算机数据采集系 统、引伸计、测量器具的精度、数据修约、试样的形

状、尺寸和表面粗糙度、试样夹持、试验速度等。
?

有关不确定的评定详见附录L和附录M,附录L提供了 拉伸试验结果不确定度的评定范例,附录M提供了一 组钢和铝合金实验室间的比对结果来测定不确定度的 指南。还可以利用准拉伸标样来评定不确定度。

GB/T 228.1-2010
拉伸不确定度的评定方法:
? ?

标准附录L:拉伸试验测量结果不确定度的评定范例 李和平,周星.借助准标样测算拉伸试验测量不确定

度的方法

?二、2010版室温拉伸 ?试验方法试验速率模式

横梁位移控制:试验中马达的角度传感器的 信号与控制信号构成闭环回路来控制马达的 工作。

应力速率控制:试验中力值传感器的信号与
控制信号构成闭环回路来控制马达的工作。

应变速率控制:试验中变形信号与与控制信
号构成闭环回路来控制马达的工作。

应变速率控制的试验速率(方法A)优势:
? ?

消除试验机刚度对ReH、ReL、RP0.2不确定度的影响; 可确保试样标距在试验中实现恒应变速率加载,消 除材料塑性抗力指标不确定度的影响;

?

减小测定应变速率敏感参数(性能)时的试验速率 变化和试验结果的测量不确定度。

?

是ReH、ReL、RP0.2比对试验统一规范的依据。

?

方法A阐述了两种不同类型的应变速率控制模式:

?

第一种应变速率 eL e 是基于引伸计的反馈而得
到的。

?

?

第二种 eL c 是根据平行长度估计的应变速率, 即通过控制平行长度与需要的应变速率相乘得 到的横梁位移速率来实现。 ?

?

Vc ? Lc ? eL c

GB/T 228.1-2010中应选用的应变速率范围

试验系统的刚度
?

试验机机身的刚度、夹具、加载系统的刚

度 ? 与受拉试样的刚度共同构成了“试验系统” 的刚 ? 度。

演示试验-液压平推夹具
拉伸速度 60 MPa/s 6MPa/s b0/mm 20.02 20.02 a0/mm 0.76 0.76 L0/mm RP0.2/MPa 80 80 138.5 132.4

Rm/MPa
285.9 286.3

0.00025/s
Method C

20.02
20.02

0.76
0.76

80
80

135.0
140.9

285.8
285.6

演示试验-楔形夹具
拉伸速度 60 MPa/s 6MPa/s 0.00025/s b0/mm 20.02 20.02 20.02 a0/mm 0.76 0.76 0.76 L0/mm RP0.2/MPa 80 80 80 148.8 138.5 136.2

Rm/MPa
285.4 289.5 285.2

Method C

20.02

0.76

80

141.1

286.2

演示试验-有明显物理屈服的材 料
拉伸 速度 0.00025/ s b0/mm 20.01 a0/mm 0.99 L0/mm 80

ReH/MPa ReL/MPa RP0.2/MPa
299.0 263.3 269.2

Rm/MPa
354.8

Annex F Cm33 Method C

20.01

0.99

80

309.6

270.9

273.7

359.7

20.01

0.99

80

318.0

278.6

279.3

365.5

液压平推夹具和楔形夹具的试 验结果比较

方法A和方法B结果比较
160 140 120 100 80 60 40 20 0

high stiffness low stiffness

R P0.2/MPa

120.6

126.0

129.4

126.2

143.2

127.6

6MPa/s

60MPa/s 拉伸速度

0.00025S-1

试验系统的刚度
?

试验系统的刚度C:
1 1 1 ? ? C CM CP

?

试验机的刚度CM与试验机框架、力

传感器和夹具等密切相关。液压式
气缸的膨胀、活塞的渗漏等因素相 关。
?

试验机的刚度CM还与油的可压缩性、

试样的刚度CP与试样的弹性模量、 原始横截面积等密切相关。

GB/T 228.1的技术背景

VC ? VM ? VP
VC为横梁分离速率,mms-1
Vm为试验机的变形速率,mms-1

VP为试样平行长度的变形速率,mms-1

? E ? S0 ? ? E ? S0 ? VC ? e? ?L ? e ? e? LC ? e? ? LC ? CM ? CM ? ? ?

-1 --试样的应变速率, S e △L---试验机和试样平行长度的总变形,mm

?

E---试样的弹性模量,MPa
S0-试样原始横截面积,mm2

CM---试验机的刚度,N/mm
LC-试样的平行长度,mm

根据感兴趣点附近的试样上产生的应变速率来估 算横梁分离速率VC:

? m ? S0 ? Vc ? em? ? Lc ? ? CM ?
?

根据感兴趣点附近的应力-延伸曲线的斜率和试验 机刚度来估算试样上产生的应变速率:

? m ? S0 ? e m ? VC / ? ? Lc ? ? CM ?
?

试验机刚度的测定方法
?

最佳条件是应力-延伸曲线弹性部分的斜率与弹性模量 E非常接近; 在弹性范围内用已知恒定的横梁分离速率进行试验; 在弹性范围内测定试样上产生的应变速率 面的公式计算试验机的刚度:

? ?

?m

?

利用下

CM ? m ? S 0 /(

Vc em
?

? Lc )

由于系统柔度不同,以恒定夹头位移速 度进入屈服阶段时,试样速度的变化
系统柔度K(mm/N) 试样尺寸 S0/Lc 1.00 2.00 4.00 8.00 0.000004 0.000016 0.000064 0.000256

VP/Ve 1.84 2.88 4.36 7.72 4.36 7.72 14.44 27.88 14.44 27.88 54.76 108.52 54.76 108.52 216.04 431.08

弹性阶段、屈服阶段工程应力和 应变速率随试验时间变化曲线
0.00055

弹性阶段 eLe 屈服阶段

?

500

0.00050 0.00045

400

0.00040 0.00035

应变速率e(s -1)

eLc

?

应力R(MPa)

=0.00025S-1

300

0.00030 0.00025 0.00020

=0.00025S-1

200

.

100

0.00015 0.00010

0

0.00005 0.00000
0 20 40 60 80 100 120 140

试验时间t(s)

附录F 考虑试验机刚度后估算的横梁位移速率
1#试样
试验阶段 控制模式 E RP、ReH yield After yield 横梁 横梁 横梁 横梁 设定速度 0.9mm/min 0.9mm/min 0.9mm/min 9mm/min
? , em

2#试样
控制模式 横梁 横梁 横梁 横梁 设定速度 3.21mm/min 1.40mm/min 0.9mm/min 9mm/min

VC=0.9mm/min=0.015mm/s

=0.00007s-1,S0=28.595mm2,

LC=60mm,E=199638MPa, RP、ReH段附近点 m=42827MPa,屈 服阶段m≈0,计算得CM=37000N/mm。

500

0.0006

400

0.0005

应变速率e(s -1)

0.0004

应力R(MPa)

300 0.0003 200 0.0002 100

.

0.0001

0 0 20 40 60 80 100 120

试验时间t(s)

140 160 500

0.0000 180

2#试样
0.0007 0.0006

1#试样
应力R(MPa)

400 0.0005 300 0.0004 0.0003 0.0002 100 0.0001 0 0 20 40 60 80 100 120 0.0000 140

应变速率e(s-1)

200

.

试验时间t(s)

弹性阶段、屈服阶段工程应力和应变速率随试验时间变化曲线

三、金属拉伸试样

3.1 金属拉伸试样的分类
?按产品形状分类
产品类型 试样类型 薄板-板材 厚度0.1mm~<3mm 厚度≥3mm 直径或边长≥4mm 直径或边长<4mm 线材-棒材-型材 薄板(带)试样 板材、棒材及型材试样 小直径线材、棒材及型材试样

管材

管材试样

3.1 金属拉伸试样的分类
?按L0与S0的关系分类
?

拉伸试样的原始标距与原始横截面积的平方根的比值k为常数,

? ?

?

?

这样的拉伸试样称为比例试样。 k=5.65的试样称为短比例试样,其断后伸长率为A; k=11.3的试样称为长比例试样,其断后伸长率为A11.3; 试验时,一般优先选用短比例试样,但要保证原始标距不小于 15mm,否则,建议选用长比例试样或其他类型试样。 对于截面较小的薄带试样以及某些异型截面试样,由于其标距短 或界面不用测量,可以采用L0为50mm、80mm、100mm、 200mm的定标距试样。它的标距与试样截面不存在比例关系, 称为非比例试样。

3.2 量具或尺寸测量仪器的选择
?

量具或尺寸测量仪器准确度的选择,应满足原始
横截面积测定准确度的要求。量具或尺寸测量仪

器的分辨力是影响测定准确度的主要因素之一。
?

分辨力:指示装置对紧密相邻量值有效分辨的能 力。 一般认为模拟式指示装置的分辨力为其标尺 分度值的一半,数字式指示装置的分辨力为末尾 数的一个字码。
JJG1001-1991《通用计量名词及定义》

3.2 量具或尺寸测量仪器的选择
尺寸/mm 分辨力不大于/mm

0.1~0.5
≥0.5~2.0 ≥2.0~10.0 ≥10.0

0.001
0.005 0.01 0.05 薄板试样:±2% 其他试样:±1%

注意:量具和尺寸测量装置应经检验合格方能使用。

3.2 量具或尺寸测量仪器的选择
?

原始横截面积的测定准确度不仅仅与量具的分

辨力有关,而且与其他因素也有关。
?

如量具的零点、量具砧面形状、试样表面、测

量操作人员的熟练程度等。 正确选择和使用测量工具和提高人员的测量操作
技能,掌握测量方法,才能保证原始横截面积测定的

准确性。

3.3 测量部位和方法
?

附录B、D规定:如果试样的公差满足标准要求, 原始横截面积可以用名义值,而不必通过实际测 量再计算。 宜在试样平行长度中心区域以足够的点数测量试

?

样的相关尺寸。
?

原始横截面积S0是平均横截面积,应根据测量的

尺寸计算。2002版规定为S0是最小横截面积。

3.3 测量部位和方法
?

计算原始横截面积时,需要至少保留


?

位有效数字或小数点后两位,取其较精 确 者,π至少取4位有效数字。

?

3.3.1
?

圆形试样

在标距两端及中间三处横截面上相互垂直两个 方

?

向测量直径,以各处两个方向测量的直径的算术
平 均值计算横截面积,取三处测得横截面积的平均 值 作为试样原始横截面积。按下式计算原始横截面 积:

?

?

1 2 S 0 ? ?d 0 4

3.3.2 矩形横截面试样
?

在标距两端及中间三处横截面上测量


?

度和厚度,取三处测得横截面积的平均


?

作为试样原始横截面积。按下式计算原


?

横截面积:S0=a0×b0

3.3.3
?

弧形横截面试样

在标距两端及中间三处横截面上测量宽度 和 厚度,取三处测得横截面积的平均值作为试 样1

?

2 D 0 ? b0 ? b0 2 2 1/ 2 2 2 1/ 2 S 0 ? ( D 0 ? b0 ) ? arcsin? ? ? ??D0 ? 2a 0 ? ? b0 ? 4 4 ? D0 ? 4 ? 原始横截面积。按下式计算原始横截面积:

b0 ? ? D0 ? 2a 0 ? ? ?? ? arcsin? ? 2 ? ? ? D0 ? 2a 0 ?

2

3.3.4
?

弧形横截面试样

b0/D0<0.25时,可按下式计算原始横截面积

? ? b0 S 0 ? a 0 b0 ? 1 ? ? ? 6 D0 ? D0 ? 2 a 0 ? ?
2

b0/D0<0.1时,可按下式计算原始横截面积

S 0 ? a 0 b0

3.3.5
?

圆管段试样

在试样的任一端相互垂直方向测量外直 径 和四处壁厚,分别取算术平均值,横截 面 积公式如下:
?

?

?

S0=π a0(D0-a0)

3.3.6 称重法测定试样原始横截 面积
?

试样应平直,两端面垂直于试样轴线。测 量试样长度,准确到±0.5%;称试样质量, 准确到±0.5%;测出或查出材料密度,准确 到三位有效数字。按下式计算: m s0 ? ? 1000 ?Lt
称重方法仅适用于具有恒定横截面的试样。

?

3.3.7 螺纹钢筋试样的原始横截面 积
?

螺纹钢筋的产品标准大多数都规定试样采 用

?

“标称原始横截面积”,或“标称原始直径”
计算

?

原始横截面积。

3.3.8 光滑钢筋试样的原始横截面积
?

如相关产品标准规定采用“标称横截面

积”或“标称直径”计算原始横截面积,
应按其执行。
?

如相关产品标准没有具体规定,可采用
实测尺寸或用称重法测定原始横截面积。

3.4 原始横截面积测定误差要 求
?

圆形横截面试样:附录D规定原始直径测量允许误差不
超过±0.5%。 矩形横截面试样: 附录B(薄板试样)规定原始横截面积测量误差不超过 ±2%,宽度的测量误差不超过±0.2%;为了减小试验

? ?

结果的测量不确定度,建议原始横截面积应准确至或
优于±1%,对于薄片材料,需要采用特殊的测量技术。
?

附录D(中、厚板试样)规定宽度和厚度测量误差各允

许±0.5%。

3.4 原始横截面积测定误差要求
?

弧形试样:附录E规定原始横截面积测量误 差不超过±1%。 管段试样:附录 E 规定原始横截面积测量 误差不超过±1%。 其他横截面形状的试样:原始横截面积测 量误差不超过±1%。 称重方法:接近±1%以内。

?

?

?

3.5 其他相关尺寸测量要求
? ? ?

原始标距: ±1% 断后标距: ±0.25mm 断后最小横截面积: ±2%

3.6 试样尺寸形状和公差
3.6.1 厚度0.1mm~<3mm薄板和薄带使用的

试样
?

比例试样与2002版类型相同,长比例试样和短比 例试样b0分别为10mm、12.5mm、15mm、20mm; 非比例试样b0增加了25mm的试样类型。

?

试样宽度公差
试样的名 义宽度 10 12.5 15 20 25 GB/T 228-2010 尺寸 公差 / ±0.05 / ±0.10 ±0.10 形状 公差 / 0.06 / 0.12 0.12 尺寸 公差 ±0.2 ±0.2 ±0.2 ±0.5 /

单位为毫米
GB/T 228-2002 形状公差 一般试验 仲裁试验 0.1 0.04 0.1 0.04 0.1 0.04 0.2 0.05 / /

3.6.2 直径或厚度小于4mm线材、
棒材 和型材使用的试样
?

与2002版基本相同,只是两夹头间的试样 长 度规定应至少为L0+3b0或L0+3d0,最小值为 L0+20mm。 2002版规定L0+50mm。

? ?

3.6.3 厚度大于或等于3mm板材和扁材以
及直径或厚度大于4mm线材、棒材和型材

使用的试样
?

比例试样与2002版类型相同,非比例 试 样r≥20mm,2002版要求r≥12mm。

?

试样横向尺寸公差
名称 3 机加工的圆 形横截面 >3~6 直径和四 >6~10 面机加工 的矩形横 >10~18 截面试样 >18~30 横向尺寸 相对两面加 工的矩形 >6~10 横截面试 >10~18 样横向尺 >18~30 寸 >30~50 ≥3~6 ±0.02 ±0.02 0.03 0.03

单位为毫米

GB/T 228-2010 GB/T 228-2002 名义横向 尺寸 尺寸公差 形状公差 尺寸公差 形状公差 ±0.05 ±0.06 0.02 0.03

±0.03
±0.05 ±0.10 ±0.02 ±0.03 ±0.05 ±0.10 ±0.15

0.04
0.04 0.05 0.03 0.04 0.06 0.12 0.15

±0.07
±0.09 ±0.10 ±0.1 ±0.2 ±0.2 ±0.5 ±0.5

0.04
0.04 0.05 0.05 0.1 0.1 0.2 0.2

3.6.4 管材试样
? ?

原始横截面积计算公式有些变化,b0/D0<0.1 时,可按下式计算原始横截面积

S 0 ? a0b0
2002版规定当b0/D0<0.17时,可按上式计算 原始横截面积。

四、拉伸试验基本概念

拉伸试验力学参量
? ?

1、应力:每单位面积上承受的力。 2、工程应力:每单位原始横截面积上的 力。表示为:

F ? ? S0

拉伸试验力学参量
3、真实应力:每单位瞬时横截面积上的力。 ? 真实应力与工程应力的关系为:
?

?T ? ( 1 ? ? )?
ε-工程应变 σ-工程应力

拉伸试验力学参量
?

4、工程应变:瞬间长度与原始长度之差与原 始长度比值。

L ? L0 ? L ?? ? L0 L0

△L-伸长
L0-原始标距长度

拉伸试验力学参量
?

5、真实应变:瞬间的伸长与原始标距长度的 比值的自然对数。 ? L? e ? ln? ? ? ln( 1 ? ? ) ? L0 ?

L-瞬时长度
L0-原始标距长度

ε-工程应变

拉伸曲线
?

拉伸试验时测量的量是伸长和力,由这两 个变量构成的关系曲线(F-△L曲线)称为 拉 伸图,即拉伸曲线。

?

拉伸曲线各变形阶段
应力
e c a b d f
?
? ? ? ? ?

比例变形阶段(oa); 弹性变形阶段(ob); 微塑性应变阶段(bc); 屈服塑性变形阶段(cd); 应变硬化阶段(de); 局部缩颈变形断裂阶段 (ef)。

应变

0

应力-应变曲线的几种形式
应力 应力 应力

应变

应变

应变

应力

应力

应变

应变

拉伸力学性能
?

所谓拉伸力学性能实质为拉伸应力-应


?

曲线各变形阶段的特征点对应的特征应力


?

应变值。

拉伸力学性能
? ? ?

1、弹性性能 包括:比例极限;弹性极限;拉伸弹性模量; 泊松比。

拉伸力学性能
?
?

2、塑性性能
1)屈服强度:包括上屈服强度;下屈服

强度;规定非比例延伸强度;规定总延
伸强度;规定残余延伸强度。

拉伸力学性能
2)抗拉强度; ? 3)断裂强度; ? 4)延性性能:包括, ? 屈服点延伸率; ? 最大力总延伸率; ? 最大力非比例延伸率; ? 断裂总延伸率; ? 断后伸长率。
?

2010版和2002版原始横截面积不同计算方法的实测值


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