摘 要:GB/T228.1—2021與 GB/T228.1—2010相比,其主要技術(shù)內(nèi)容發(fā)生了一些變化。對(duì)照這 兩個(gè)版本的標(biāo)準(zhǔn),總結(jié)了 GB/T228.1—2021標(biāo)準(zhǔn)的主要修改和變化的內(nèi)容(不包括附錄 O),并進(jìn)行 簡要比較,有助于快速了解 GB/T228.1—2021的主要變化內(nèi)容,并將其正確地應(yīng)用到檢測(cè)工作中。

關(guān)鍵詞:力學(xué)性能;拉伸試驗(yàn);標(biāo)準(zhǔn);差異

中圖分類號(hào):TG115.5+2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1001-4012(2022)08-0001-04

力學(xué)性能測(cè)試的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn) GB/T228.1—2021 《金屬 材 料 拉 伸 試 驗(yàn) 第 1 部 分:室 溫 試 驗(yàn) 方 法》 (簡稱2021 版)于 2022 年 7 月 1 日 生 效,用 于 替 代 GB/T228.1—2010(簡稱2010版)。2021版修 改 采 用 了 ISO 6892-1:2019 Metallic MaterialsTensileTesting-Part1:Methodof TestatRoom Temperature,與2010版相比,其除對(duì)一些結(jié)構(gòu)進(jìn) 行調(diào)整和文 字 進(jìn) 行 編 輯 性 修 改 外,主 要 技 術(shù) 變 化 如下所述。

(1)增加了國內(nèi)關(guān)于拉伸機(jī)、引伸計(jì)的JJG(國 家計(jì)量檢定規(guī)程)計(jì)量檢定規(guī)程文件,使該標(biāo)準(zhǔn)同樣 適用于國內(nèi)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)體系,解決了實(shí)驗(yàn)室的拉伸設(shè) 備計(jì)量證書與國內(nèi)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)不適應(yīng)的問題。

(2)增加了“彈性模量”、“默認(rèn)值”和“測(cè)定系 數(shù)”3個(gè)術(shù)語和定義。

(3)增加了引伸計(jì)標(biāo)距的選擇。

(4)增加了關(guān)于試驗(yàn)速率的一般信息。

(5)在基于應(yīng)變速率的試驗(yàn)速率(方法 A)中, 將2010版的第一種應(yīng)變速率和第二種應(yīng)變速率修 改為方法 A1和方法 A2。

(6)增加了計(jì)算機(jī)兼容標(biāo)準(zhǔn)的代表。

(7)增加了規(guī)范性附錄 D。

(8)更改了縱向弧形試樣的信息(見2021版表 H.1和2010版表 E.1)。

(9)對(duì)試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)變形情況補(bǔ)償橫梁位移速率 的估算進(jìn)行了更改。

(10)更改了測(cè)量不確定度的評(píng)定。

(11)與ISO6892-1:2019的主要差異:在結(jié)構(gòu) 上有較多調(diào)整,具體可見2021版資料性附錄 A,差 異及其原因見2021版附錄 B;增加了逐步逼近法測(cè) 定規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度和卸力法測(cè)定規(guī)定殘余延伸強(qiáng) 度舉例的兩項(xiàng)資料性附錄。

1 2021版新增內(nèi)容

1.1 術(shù)語和定義

2021版新增的術(shù)語和定義如表1所示。

1.2 規(guī)范性附錄 D

新增規(guī)范性附錄 D。對(duì)拉伸機(jī)、引伸計(jì)和試樣 進(jìn)行了要求。

1.2.1 引伸計(jì)

由于彈性模量對(duì)應(yīng)非常小的應(yīng)變,因此要求引 伸計(jì)滿足 GB/T12160—2019《金屬材料 單軸試驗(yàn) 用引伸計(jì)系統(tǒng)的標(biāo)定》或JJG762—2007 《引伸計(jì)》 中的0.5級(jí)準(zhǔn)確度,標(biāo)距不小于50mm,并增加注, 內(nèi)容為:如果只在試樣單側(cè)測(cè)量應(yīng)變,則附加彎曲應(yīng) 變會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果帶來較大的誤差。

1.2.2 拉伸機(jī)

力:在相應(yīng)測(cè)量范圍內(nèi),應(yīng)滿足 GB/T16825.1— 2008《靜力 單 軸 試 驗(yàn) 機(jī) 的 檢 驗(yàn) 第 1 部 分:拉 力 和 (或)壓 力 試 驗(yàn) 機(jī) 測(cè) 力 系 統(tǒng) 的 檢 驗(yàn) 與 校 準(zhǔn)》或 JJG 139—2014《拉力壓力和萬能試驗(yàn)機(jī)檢定規(guī)程》中1 級(jí)準(zhǔn)確度等級(jí)的要求。

夾持方法和同軸度:夾持和對(duì)準(zhǔn)方法對(duì)于測(cè)定 彈性模量非常重要,有關(guān)此方法的要求,2021版建 議見 該 標(biāo) 準(zhǔn) 的 10.2 節(jié),更 多 的 信 息 見 ASTM E1012—2005《在拉伸和壓縮軸向力作用下驗(yàn)證試 驗(yàn)框架和樣品準(zhǔn)直精度的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施規(guī)程》。其他有 用的信息可見 GB/T34104—2017 《金屬材料 試驗(yàn) 機(jī)加載同軸度的檢驗(yàn)》。推薦使用力學(xué)裝置(例如試 樣定位塊)來保證試樣有好的加載同軸度。

1.2.3 試樣

試樣應(yīng)平直。試樣的表面狀態(tài)不應(yīng)影響試驗(yàn)結(jié) 果,如果試樣中存在殘余應(yīng)力,無論是在先前加工還是 試樣制備時(shí)存在的,所測(cè)定的模量可能不代表基材。

2 2021版修改內(nèi)容

2.1 試驗(yàn)原理章節(jié)

對(duì)2010版內(nèi)容進(jìn)行了修改和補(bǔ)充,修改后的試 驗(yàn)原理如下所述。

試驗(yàn)用拉伸試樣,一般拉至斷裂,測(cè)定第3章定 義的一項(xiàng)或幾項(xiàng)力學(xué)性能。

除非另有規(guī)定,試驗(yàn)溫度為10~35℃。對(duì)于溫 度不滿足上述要求的實(shí)驗(yàn)室,實(shí)驗(yàn)室應(yīng)評(píng)估該類環(huán) 境條件下運(yùn)行的試驗(yàn)機(jī)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果和(或)校準(zhǔn)數(shù)據(jù) 的影響。當(dāng)試驗(yàn)或校準(zhǔn)時(shí)的溫度超過10~35℃時(shí), 應(yīng)記錄和報(bào)告溫度。如果在試驗(yàn)和(或)校準(zhǔn)過程中 存在較大溫度梯度,不確定度測(cè)量結(jié)果可能增大和 出現(xiàn)超差的情況。

對(duì)溫度要求嚴(yán)格的試驗(yàn),溫度應(yīng)為(23±5)℃。 如果要測(cè)定彈性模量,應(yīng)按附錄 D進(jìn)行。

2.2 試樣章節(jié)

2.2.1 新增內(nèi)容

經(jīng)與客戶協(xié)商一致,也可以使用其他試樣,如有 關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的其他試樣。

2.2.2 修改內(nèi)容

機(jī)加工的試樣:刪除了“此弧的過渡半徑的尺寸 可能很重要”的描述。

不經(jīng)機(jī)加工的試樣:將“或試棒的一段長度”修 改為“一段長度或試棒”。

鑄造試樣增加了“試樣軸線應(yīng)與作用線重合”的 規(guī)定。

2.3 原始橫截面積的測(cè)定章節(jié)

修改內(nèi)容如下所述。

(1)建議測(cè)量試樣橫截面積時(shí),在試樣平行長 度區(qū)域最少3個(gè)不同位置進(jìn)行測(cè)量(2010版未建議 最少測(cè)量次數(shù),修改后更具有操作性)。

(2)原始橫截面積(So):根據(jù)測(cè)量的實(shí)際尺寸 計(jì)算橫截面積的平均值(明確了原始橫截面積是用 測(cè)得尺寸計(jì)算得到的橫截面積的平均值,不是測(cè)得 尺寸平均后計(jì)算得到的橫截面積)。

(3)用于測(cè)定原始橫截面積的所有測(cè)量裝置應(yīng) 按照適當(dāng)?shù)哪芩菰粗羾覝y(cè)量系統(tǒng)的參考標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)(對(duì)橫截面尺寸測(cè)量裝置提供校準(zhǔn)溯源依據(jù))。

2.4 標(biāo)距章節(jié)

新增“原始標(biāo)距”和“引伸計(jì)標(biāo)距的選擇”技術(shù)內(nèi) 容,與2010版3.4.2和3.5節(jié)的“注”相同。

2.5 試驗(yàn)設(shè)備的準(zhǔn)確度章節(jié)

新增“注”,內(nèi)容為:“適合的拉伸試驗(yàn)機(jī)根據(jù)試 驗(yàn)機(jī)力值校準(zhǔn)范圍和試樣尺寸選取”。

2.5.1 測(cè)力系統(tǒng)

試驗(yàn) 機(jī) 的 測(cè) 力 系 統(tǒng) 應(yīng) 滿 足 GB/T16825.1— 2008 的 要 求,并 按 照 JJG 139—2014、JJG 475— 2008《電子式萬能試驗(yàn)機(jī)檢定規(guī)程》或JJG1063— 2010《電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)檢定規(guī)程》進(jìn)行校準(zhǔn),并 且其準(zhǔn)確度等級(jí)應(yīng)為1級(jí)或優(yōu)于1級(jí)。

2.5.2 引伸計(jì)

新增按照J(rèn)JG762—2007進(jìn)行校準(zhǔn)的規(guī)定。測(cè) 定其他具有較大延伸率,增加延伸率大于5%的描 述,將“應(yīng)使用不劣于2級(jí)準(zhǔn)確度的引伸計(jì)”修改為 “可使用2級(jí)或優(yōu)于2級(jí)準(zhǔn)確度的引伸計(jì)”。修改后 更具操作性。

2.6 試驗(yàn)速率章節(jié)

新增內(nèi)容:在方法 B 的某個(gè)條件下(例如對(duì)某 些鋼,在彈性范圍的應(yīng)力速率大約為30 MPa/s,使 用高剛度的夾持系統(tǒng)和附錄 E 表 E.2 中的 P6 試 樣),方法 A 范圍2的應(yīng)變速率可以被觀測(cè)到;注2, 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)(例如航空標(biāo)準(zhǔn))或協(xié)議可 以規(guī)定與文件不同的試驗(yàn)速率。

文獻(xiàn)[1]依 據(jù) ISO6892-1:2009 中 方 法 B 為 “Testingratebasedonstressrate”的情況,曾提出將 方法B描述為“基于應(yīng)力速率的試驗(yàn)速率(方法 B)”。 方法 A和方法 B的定義為:基于應(yīng)變速率的試驗(yàn)速 率(方法 A)和基于應(yīng)力速率的試驗(yàn)速率(方法B)。

由于方法 A 包括應(yīng)變速率控制的試驗(yàn)速率的 方法 A1和根據(jù)平行長度估計(jì)的應(yīng)變速率,實(shí)際用 橫梁位移速率來實(shí)現(xiàn)的方法 A2;同樣,方法 B未明 確規(guī)定采用應(yīng)力速率控制試驗(yàn)速率,且方法 B中還 有橫梁位移速率,因此修改后的表述更準(zhǔn)確。

測(cè)定上屈服強(qiáng)度試驗(yàn)速率的規(guī)定修改為:試驗(yàn) 機(jī)橫梁位移速率應(yīng)盡可能保持恒定,并使相應(yīng)的應(yīng) 力速率在表3規(guī)定的范圍內(nèi)。

主要修改了“夾頭分離速率在表3規(guī)定的應(yīng)力 速率范圍內(nèi)”的表述,修改后表述更準(zhǔn)確。

2.7 規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度的測(cè)定章節(jié)

2021版的13.1節(jié)將2010版13.1節(jié)的注2和注3調(diào)整為正文,并在注2的內(nèi)容之前增加“宜注意 保證”。

2.8 斷面收縮率的測(cè)定章節(jié)

增加內(nèi)容如下所述。

(1)對(duì)于圓形試樣,測(cè)量相互垂直兩個(gè)方向的 直徑,取其平均值,計(jì)算最小橫截面積(Su)。

(2)進(jìn)行讀數(shù)時(shí),應(yīng)注意確保斷裂面沒有位移。 將2010版的“注:對(duì)于小直徑的圓試樣或其他 橫截面形狀的試樣,斷后橫截面積的測(cè)量準(zhǔn)確度達(dá) 到±2%很困難。”調(diào)整為正文。

2.9 圖9的修改

圖9增加了測(cè)定規(guī)定殘余延伸強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的試驗(yàn) 速率。

2.10 資料性附錄 A和 B

附錄 A和B的表 A.1和B.1分別給出了2021版 與ISO6892-1:2019結(jié)構(gòu)變化對(duì)照情況以及技術(shù)差異 及其原因。表 A.1和B.1的內(nèi)容,參見2021版。

2.11 規(guī)范性附錄

E 規(guī)定0.1~3mm(不包括3mm)厚度薄板和薄 帶試樣類型的規(guī)范性附錄 E 與2010版的規(guī)范性附 錄 B相對(duì)應(yīng),主要修改內(nèi)容如下所述。

(1)表E.2增加了試樣寬度尺寸公差和平行長度 最小值。該表給出了原始寬度分別為12.5,20,25mm 的3種試樣,寬度公差均為±1mm,平行長度最小值分 別為57,90,60mm。試樣編號(hào)P7修改為P17。

(2)表 E.3 增 加 名 義 寬 度 分 別 為 10 mm 和 15mm 的兩種試樣。由于試樣原始橫截面積計(jì)算 涉及試樣寬度和厚度,為此對(duì)表注 a進(jìn)行修改,將 “原始橫截面積可以用名義值”修改為“原始橫截面 積可以用試樣寬度的名義值計(jì)算得到”。該問題源 自ISO6892-1:2009。

(3)表 E.4將2010版的“注”修改為正式條款。

2.12 規(guī)范性附錄 G

規(guī)定厚度不小于3mm 板材和扁材等試樣類型 的規(guī)范性附錄 G 與2010版的規(guī)范性附錄 D 相對(duì) 應(yīng),主要修改內(nèi)容如下所述。

(1)G.2.1增加內(nèi)容:c)Lo+(bo/2)對(duì)于非比例 試樣(見表 G.3)(Lo 為原始標(biāo)距,bo 為矩形橫截面 試樣平行長度的原始寬度)。

(2)表 G.3 增 加 試 樣 寬 度 公 差:名 義 寬 度 為 12.5mm 和20mm 的試樣,寬度公差為±0.5mm; 名義寬 度 為 25,38,40 mm 的 試 樣,寬 度 公 差 為 ±0.7mm。P14(名義寬度為25mm)和 P15(名義寬 度 為 38 mm)原 始 標(biāo) 距 Lo 由 50 mm 修 改 為200mm。

(3)表 G.4注a與表 E.3有類似的修改,將“原 始橫截面積可以用名義值”修改為“原始橫截面積可 以用試樣的橫向尺寸名義值”。

2.13 規(guī)范性附錄 H

附錄 H“管材使用的試樣類型”,主要修改內(nèi)容 如下所述。

表 H.1將2010版試樣編號(hào)為 S4,S5和 S6的 試樣,由比例試樣修改為非比例試樣,試樣名義寬度 不變。管原始外徑大于70mm 的比例試樣,試樣名 義寬度不再分檔,統(tǒng)一為20mm。

2.14 資料性附錄I

2010版標(biāo)準(zhǔn)提出:采用方法 A 測(cè)定上屈服強(qiáng)度 或規(guī)定延伸強(qiáng)度時(shí),如考慮試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)的柔度,參見 附錄 F。資料性附錄 F 提供了考慮試驗(yàn)機(jī)剛度(或 柔度)后估算的橫梁位移速率的方法。該方法提出 后,業(yè)內(nèi)出現(xiàn)較大的爭議,如文獻(xiàn)[2]提出剛度修正 存在“把應(yīng)力-時(shí)間曲線和應(yīng)力-應(yīng)變曲線屈服段的 高度修錯(cuò)了,導(dǎo)致了測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)偏高”的問題。

對(duì)照2010版標(biāo)準(zhǔn),2021版標(biāo)準(zhǔn)的資料性附錄I 有較大變化。首先,附錄名改為“考慮試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)變 形情況補(bǔ)償橫梁位移速率的估算”;其次,修改了補(bǔ) 償橫梁位移速率的估算式并引入預(yù)備試驗(yàn),以及試 驗(yàn)在應(yīng)力-應(yīng)變曲線上感興趣點(diǎn)處的速率參數(shù)。更多變化內(nèi)容見2021版標(biāo)準(zhǔn)。

2.15 其他

資料性附錄 O“測(cè)量不確定度的評(píng)定”內(nèi)容也有 修改,詳見2021版標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)語

(1)2021版增加了彈性模量的測(cè)量方法及其 相關(guān)術(shù)語和定義,以及采用JJG 規(guī)程校準(zhǔn)測(cè)力系統(tǒng) 和引伸計(jì),其他技術(shù)內(nèi)容無重大變化。

(2)2021版修改了2010版中可能產(chǎn)生歧義的 一些內(nèi)容,如:將方法 A 修改為基于應(yīng)變速率的試 驗(yàn)速率,方法 B 修改為基于應(yīng)力速率的試驗(yàn)速率, 建議至少測(cè)量3次試樣原始橫截面積,試樣原始橫 截面積為橫截面積的平均值,附錄 E和 G 修改了計(jì) 算原始橫截面積的相關(guān)規(guī)定以及對(duì)附錄I進(jìn)行了較 全面的修改。修改后的表述較為準(zhǔn)確,便于實(shí)驗(yàn)室 正確理解和執(zhí)行。

參考文獻(xiàn):

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[2] 李和平,周星,沈佳誼,等.對(duì)金屬材料拉伸試驗(yàn)方法 標(biāo)準(zhǔn)中推 薦 應(yīng) 變 控 制 和 剛 度 修 正 方 法 的 驗(yàn) 證 分 析 [J].理化檢驗(yàn)(物理分冊(cè)),2014,50(6):79-82.

<文章來源>材料與測(cè)試網(wǎng)>期刊論文>理化檢驗(yàn)－物理分冊(cè)>58卷>8期(pp:1-4)>