GB與ASTM金屬材料拉伸試驗方法對比

1、GB與ASTMfe屬材料拉伸試驗方法對比1.1拉伸試樣的制作對于拉伸試樣的尺寸以及試1¥的取樣位置，國標(biāo)與ASTME8/E8M丕是存在較多差別的。GB228金屬材料拉伸試驗試件制作通常根據(jù)產(chǎn)品的特點，將平行長度段試件按截面形狀分為矩形、圓形和異形（例如：多邊形及管形）三類。表1GB228拉伸試樣取樣標(biāo)準(zhǔn)財各試樣類型寬度/mmL0Lc過渡弧半徑0.1mm-3mnW卜和薄帶比例試樣（長、短）10、12.5、15、205.65/11.3*S0>15>L0+b/2=L0+2b>20mm非比例試樣12.55075/87.52080120/140厚度3mml厚度4mmW比例試樣

2、（長、短）圓：3、5、6、8、10、15、20、25矩形：12.5、15、20、25、30>12mm>0.75d非比例試樣矩形：12.5、15、20、25、38、40直徑或厚度04mmi棒材不經(jīng)機(jī)加工非比例試樣d或aW4/厚度為0.1mm3mm勺薄板和薄帶的拉伸試樣采用全截面矩形試樣，可采用比例試樣和非比例試樣，比例試樣又可分為短比例試樣（k=5.65）和長比例試樣（K=11.3）,二者都可使用的條件下應(yīng)優(yōu)先使用短比例試樣。對于寬度等于或小于20mm的金屬制品，試樣寬度可以相同于產(chǎn)品寬度。對于寬度大于20mm勺金屬制品，其拉伸試樣的寬度應(yīng)機(jī)加工寬度為10mm12.5mnr15mm2

3、0mm（非比例試樣為12.5mm20mm等6種不同的尺寸規(guī)格。厚度大于或等于3mni勺板材和扁材及直徑和厚度大于或等于4mmi勺線材、棒材和型材的拉伸試樣可采用矩形和圓形截面，可采用比例試樣和非比例試樣，比例試樣又可分為短比例試樣（k=5.65）和長比例試樣（K=11.3）,二者都可使用的條件下應(yīng)，優(yōu)先使用短比例試樣（見GB/T228附錄B）。通常情況下金屬材料拉伸試樣采用全截面試樣，當(dāng)直徑或厚度大于25mnW試驗設(shè)備能力不足時，可進(jìn)行機(jī)加工減薄成比例試樣，矩形截面試樣推薦寬厚比不超過8:1;圓形截面試樣其平行長度的直徑不應(yīng)小于3mm直徑和厚度小于4mm勺線材、棒材和型材的拉伸試樣采用不經(jīng)機(jī)加

4、工全截面矩形非比例試樣。ASTME8/E8MA370標(biāo)準(zhǔn)中均要求盡可能的采用全厚度或全截面試樣，規(guī)定了3種矩形截面試樣和5種圓形截面試樣供選擇使用。矩形截面試樣均為板材拉伸試樣，適用于薄板、帶材、扁線材和板材。其與GB/228中的矩形試樣相比zui大的特點是尺寸規(guī)格較少，只有3種且是定標(biāo)距試樣，無比例和非比例試樣之說。其寬度為40mm的試樣適應(yīng)于厚度5mm的板材，寬度為12.5mm的試樣適應(yīng)于厚度w19mm的板材，寬帶為6mm的試樣適應(yīng)于厚度w6mm的板材。E8和A370中沒有規(guī)定板材試樣適用產(chǎn)品的厚度上限，但標(biāo)準(zhǔn)中矩形試樣均為金屬制品的全厚度試樣，因此如產(chǎn)品無特別指出，可根據(jù)試驗機(jī)的能力來確

5、定板材試樣的zui大厚度。寬度為40m林口12.5mm的試樣為標(biāo)準(zhǔn)矩形試樣，只有當(dāng)金屬制品尺寸無法制各標(biāo)準(zhǔn)試樣時才能使用寬帶為6mm的小試樣。圓形截面試樣。在ASTME8中，標(biāo)準(zhǔn)提供了英制和公制兩種單位試樣標(biāo)準(zhǔn)表2美國標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣取樣標(biāo)準(zhǔn)矩形拉伸試樣/mm試樣寬度標(biāo)距厚度導(dǎo)角半徑試件全長平彳T長度夾持長度夾持寬度標(biāo)準(zhǔn)鼓板狀40±2.0200±0.2>5>25>450>225>7550尊板12.5±0.2550±0.10.13-19>12.5>200>60>5020小試樣6±0.125

6、7;0.10.13-6>6>100>32三5010圓形拉伸試樣/mm標(biāo)準(zhǔn)尺寸標(biāo)準(zhǔn)試樣與標(biāo)準(zhǔn)試樣成比例的小試樣12.59652.5ASTME8M直徑12.5±0.29±0.16±0.14±0.12.5±0.1標(biāo)距62.5±0.145±0.130±0.120±0.112.5±0.1導(dǎo)角半徑>10>8>6>4>2平彳于長度>75>54>36>24>20ASTME8直徑12.5±0.29±0.16±

7、;0.14±0.12.5±0.1標(biāo)距50±0.136±0.125±0.116±0.111±0.1導(dǎo)角半徑>10>8>6>4>2平彳升度>56>45>30>20>161.2 試樣標(biāo)距試樣在拉伸前刻畫標(biāo)距是用來測定金屬材料延伸率，以表征金屬材料制品彈塑性變形能力。GB/228標(biāo)準(zhǔn)附錄AC中厚度不小于3mm勺板材和扁材、直徑和厚度大于4mmB勺線材、棒材和型材、厚度為0.1mm0.3mm的薄板和薄帶的拉伸試樣標(biāo)距可選比例標(biāo)距或非比例標(biāo)距，比例標(biāo)距L0=KS0'ty

8、pe="#_x0000_t75">,k為比例系數(shù)，其中短比例k=5.65、長比例k=11.3，計算值修約至5mm勺整數(shù)倍。試樣應(yīng)優(yōu)先使用短比例標(biāo)距，如標(biāo)距w15mm應(yīng)使用長比例標(biāo)距，如依然不能滿足，應(yīng)選用非比例標(biāo)距。直徑和厚度小于4mm的線材、棒材和型材的拉伸試樣只采用非比例標(biāo)距。ASTME8/E8M標(biāo)準(zhǔn)中，矩形截面試件無論是公制單位還是英制單位均采用非比例固定標(biāo)距；圓形截面試件及不需機(jī)加工的圓形全截面試件則采用比例標(biāo)距，且在使用公制單位和英制單位時，標(biāo)距的大小是不一致的，公制單位標(biāo)準(zhǔn)中試樣標(biāo)距G=5D英制單位標(biāo)準(zhǔn)中試樣標(biāo)距G=4D對于AST晰準(zhǔn)評價的產(chǎn)品（除非有特別

9、說明的），其圓形試樣延伸率都是針對G=4D試樣，因此它與中國GB/228標(biāo)準(zhǔn)中延伸率的測定是有很大的不同的。A370與E8/E8M在機(jī)加工試件標(biāo)距規(guī)定上基本是相同的，但在其標(biāo)準(zhǔn)的第8.2條款中規(guī)定：當(dāng)采用全截面試件時，如產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)沒有另行規(guī)定，標(biāo)距應(yīng)按8英寸（200mm進(jìn)行測量。因此在產(chǎn)品測試時應(yīng)關(guān)注產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)在試驗方法使用上的具體規(guī)定，如未加規(guī)定應(yīng)按E8/E8M這個通用標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行較為合適。1.3 試樣原始橫截面的測定GB/228標(biāo)準(zhǔn)中試樣原始橫截面的測定按表3來計算，并至少保留4位有效數(shù)字。表3標(biāo)準(zhǔn)中試樣原始橫截面積測定試樣類另截面類型截面面枳的確定計算公式說明機(jī)加工矩形截面在標(biāo)距的兩端及中間三

10、處測量寬S0=aba:試樣厚度圓形截面度和厚度或直徑，取二處zui小橫S0=ddb:試樣寬度d:試樣直徑非機(jī)加工全截回除產(chǎn)品有特別規(guī)定外，全截面試件戰(zhàn)面面積應(yīng)根據(jù)試樣長度、試樣質(zhì)量和材料密度來確定。S0=m!lL月向1000'type="#_x0000_t75">m:試樣質(zhì)量L:試樣長度P:材料密度在ASTME8/E8MA370標(biāo)準(zhǔn)中，為了保證試樣斷裂位置在標(biāo)距內(nèi)，允許試樣平行段從兩端到中間逐漸減少，形成一個錐度，但這個錐度應(yīng)不大于1%。因此試樣原始橫截面測量只需在試樣標(biāo)距中心測量，按S0=dd2或S)=ab計算即可。1.4 試驗機(jī)設(shè)備和測量設(shè)備1.4.1 試

11、驗機(jī)中美標(biāo)準(zhǔn)中試驗機(jī)測試準(zhǔn)確度均要求為1級或優(yōu)于1級準(zhǔn)確度。試驗開始前必須按GB/T16825進(jìn)行檢驗；美標(biāo)按ASTME4進(jìn)行檢驗，要求示值誤差不大于土1%。1.4.2 引伸計國標(biāo)規(guī)定引伸計應(yīng)符合GB/T12160標(biāo)準(zhǔn)要求，美標(biāo)應(yīng)符合ASTME83在測定金屬材料的性能時，選用引伸計精度的等級見表4。從表中可以看出美標(biāo)在測定同一性能指標(biāo)時，引伸計級別要求高于國標(biāo)要求。表4引伸計精度的等級標(biāo)準(zhǔn)性能等級精度GB/228Rh、Rl、岸、Rt、R、Ae局于1級±1%R、AA、Ag、Agt局于2級±2%E8/E8M和A370RpR、A、A、Ag高于B2級±0.5%A(550%

12、)局于C級±1%A(>50%局于D級±2%1.5 試驗控制過程1.5.1 室溫拉伸試驗的溫度控制在GB/228標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定室溫范圍1035C;E8/E8M標(biāo)準(zhǔn)中室溫范圍為1038C;A370中雖未規(guī)定室溫范圍，但大多金屬制品標(biāo)準(zhǔn)及焊接規(guī)程在引用370時，通常要求拉伸試驗溫度不低于10C,因此在實踐過程中，可依據(jù)E8/E8M來控制。1.5.2 試驗速率控制GB/228標(biāo)準(zhǔn)中試驗速率有應(yīng)力速率(N/mm2S-1)、應(yīng)變速率(m/m-S-1)、試驗機(jī)夾頭分離速率三種控制方法。拉伸試驗過程中，在彈性階段采用應(yīng)力速率控制方法，接近屈服時應(yīng)過渡到應(yīng)變控制，平行長度內(nèi)的應(yīng)變應(yīng)盡可能的

13、保持恒定，屈服結(jié)束后可調(diào)整應(yīng)變速率至試樣斷裂。如試驗機(jī)無應(yīng)變控制系統(tǒng)，則從屈服即將開始前到屈服完成不再對試樣機(jī)油門進(jìn)行調(diào)節(jié)，屈服結(jié)束后按應(yīng)力速率至試樣斷裂。除非產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)另有規(guī)定，試驗速率應(yīng)符合表5要求。表5試驗速率標(biāo)準(zhǔn)變形特性應(yīng)變速率-1(m/m-s)試驗機(jī)夾頭分離速率(m/m-s1)應(yīng)力速率2-1N/mm-sGB/228彈性變形彈性階段/220(EV150GMPa660(E>150GMPa空性變形屈服階段0.000250.00250.000250.0025屈服后階段<0.008<0.008ASTME8/E8M彈性變形階段任意常規(guī)速度任意常規(guī)速度任意常規(guī)速度屈服變形階段/1.

14、1511.5測定抗拉強(qiáng)度（延伸率w5%0.00080.0080.00080.008/測定抗拉強(qiáng)度（延伸率w5%/1.1511.5A370彈性變形階段任意常規(guī)速度任意常規(guī)速度任意常規(guī)速度屈服變形階段0.00010.0010.00010.0011.1511.5測定抗拉強(qiáng)度0.00080.0080.00080.0081.1511.5在E8/E8M和A370標(biāo)準(zhǔn)中試驗速率除與GB/228相同的應(yīng)力速率、應(yīng)變速率、試驗機(jī)夾頭分離速率三種方法外，還有試驗時間和空載十字速率。在ASTM示準(zhǔn)體系里，試樣速度控制方式以及試樣速率范圍的選擇是產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的責(zé)任，當(dāng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范中沒有規(guī)定時，可按E8/E8M和A370

15、標(biāo)準(zhǔn)中試驗速率來執(zhí)行。除非產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)另有規(guī)定，試驗速率應(yīng)符合表5要求。測定屈服性能時，在達(dá)到規(guī)定屈服強(qiáng)度的一半或抗拉強(qiáng)度的四分之一前至屈服結(jié)束這個階段，E8/E8M要求按應(yīng)力速率（1.1511.5N/mm2-S-1）控制，在實際操作中，試樣開始屈服時，應(yīng)力速度持續(xù)下降，甚至出現(xiàn)負(fù)值，要保持這個應(yīng)力速率，就要求試驗機(jī)油門開的很大，這樣就會造成屈服強(qiáng)度偏高，顯然不切合實際。不過在A370標(biāo)準(zhǔn)中則規(guī)定按應(yīng)變速率（0.00010001/S）控制，因此實驗過程中可參考A370來執(zhí)行。同GB/228標(biāo)準(zhǔn)中相比，E8/E8M和A370測定屈服性能的試驗速率略低；抗拉強(qiáng)度測定的應(yīng)變速率為0.00080.008/

16、s,而GB/228標(biāo)準(zhǔn)中無下限要求。1.6 屈服性能的測定GB/228與E8/E8M測定屈服性能的方法基本相同，主要采用下列4種方法。圖解法：主要用于測定上、下屈服強(qiáng)度。試驗時記錄力-延伸或力-位移曲線，從圖中讀取力下降前的zui大力（上屈服強(qiáng)度）和不計初始瞬時效應(yīng)時屈服階段的zui小力（下屈服強(qiáng)度）。如可以使用計算機(jī)自動記錄，可不用繪制曲線。指針方法：試驗從測力度盤上讀取力下降前的zui大力（上屈服強(qiáng)度）和不計初始瞬時效應(yīng)時屈服階段的zui小力（下屈服強(qiáng)度）。如可以使用計算機(jī)自動記錄，該方法實際上記錄的是力-時間的曲線。E8/E8M標(biāo)準(zhǔn)中稱為“力停止法”，規(guī)定只能測定上屈服強(qiáng)度。規(guī)定非比例延

17、伸法：E8/E8M標(biāo)準(zhǔn)中稱為“偏移法”，與GB/228中規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度測定的方法一致。該方法主要用于測定屈服強(qiáng)度不明顯的材料，通常規(guī)定以非比例延伸率的0.2%所對應(yīng)的平行線與曲線交截點的強(qiáng)度來代表材料的屈服強(qiáng)度，如Rp0.2。規(guī)定總延伸法：E8/E8M標(biāo)準(zhǔn)中稱為“負(fù)荷下總伸長法”，與GB/228中規(guī)定總延伸強(qiáng)度（Rt）測定的方法一致。通常規(guī)定以總延伸率的0.5%所對應(yīng)的平行線與曲線交截點的強(qiáng)度：來代表材料的屈服強(qiáng)度，如Rt0.5。1.6.1 抗拉強(qiáng)度的測定抗拉強(qiáng)度指試樣所能承受的zui大破壞極限負(fù)載，中美標(biāo)準(zhǔn)中在抗拉強(qiáng)度的測定規(guī)定完全相同。1.6.2 伸長率的測定在GB/228標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了

18、五種類別伸長率的測定：斷后伸長率、斷裂總伸長率、zui大力總伸長率、zui大力非比例伸長率及屈服點延伸率。我國金屬制品通常采用斷后伸長率進(jìn)行產(chǎn)品評價，E8/E8M中僅規(guī)定了斷后伸長率測量方法，與GB/228基本相同，但在斷裂位置的規(guī)定上略有不同。表6斷后標(biāo)距測量精度標(biāo)準(zhǔn)伸長率測量精度GB/228>5%0.25mm<5%0.02mmASTME8/E8M>3%0.25mm（標(biāo)距w50mm標(biāo)距的1%（標(biāo)距50mm<3%0.05mmGB/228中要求斷裂位置必須在距標(biāo)距端部大于三分之一時，其結(jié)果才有效；E8/E8M標(biāo)準(zhǔn)中要求為大于四分之一處。當(dāng)斷裂位置不滿足要求時，仍應(yīng)繼續(xù)測量

19、，如果結(jié)果大于或等于產(chǎn)品技術(shù)要求，結(jié)果有效；如果不能滿足，GB/228標(biāo)準(zhǔn)中還可以采用位移法進(jìn)行測量，而E8/E8M不能采用位移法測量，需重新取樣試驗。斷后標(biāo)距的測量精度應(yīng)符合表6的要求。1.7 試驗結(jié)果修約拉伸試驗數(shù)據(jù)的修約主要涉及到強(qiáng)度、伸長率和斷后伸長率。中美標(biāo)準(zhǔn)在性能結(jié)果數(shù)值修約間隔規(guī)定中略有差別（見表7）,GB/228標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的修約間隔相對較小。E8/E8M及A370在斷后延伸率的修約間隔上差別較大，按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)指定的試驗標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。關(guān)于修約規(guī)則，GB/228按GB8170數(shù)值修約規(guī)則執(zhí)行：E8/E8M及A370按AETME29修約規(guī)則來執(zhí)行；二者在方法上一致。表7性能結(jié)果數(shù)值修約間隔標(biāo)準(zhǔn)性能適用范圍修約間隔說明GB/228屈服及抗拉強(qiáng)度<200MPa1MPa/>2001000MPa5MPa/>1000MPa10MPa/屈服點延伸率/0.05%/伸長率/0.5%/斷面收縮率/0.5%/E8/E8M及A370屈服及抗拉強(qiáng)度0500MPa1MPa/>5001000MPa5MPa/>1000MPa10MPa/1MPa適用于鋁和鎂合金制品1斷后伸長率<3%0.2%僅在E8/E8M