金属拉伸试验试样

本标准规定了各种金属产品常温拉伸试验用试样的一般要求,试祥应按有关标准和双方协议的规定选用。
本标准适用于钢铁和有色金属材料的通用拉伸试祥。如无特殊规定,棒、型、板(带)、管、线(丝)、铸件、压铸件和锻压件的试样,均按本标准规定执行。
1 样坯的切取、试样的制备及标志
1.1 样坯从制品上切取的部位和方向应按GB2975-82《钢材力学及工艺性能试验取样规定》、有关标准或双方协议的规定执行。
1.2切取样坯和机加工试样,均应严防因冷加工或受热而影响金属的力学性能,通常以在切削机床上进行为宜。因烧割或冷剪法切取样坯时,边缘应留有足够的机加工余量,一般不小于制品的厚度,*低不小于20mm。但对薄板(带)等则为例外,详见GB2975-82。机加工试样时,切削、磨削深度及润滑(冷却)剂应适当,*后一道切、磨削深度不宜过大,以免影响性能。建议保留机加工中心孔,以便必要时重新修整。
1.3从外观检查合格的板材、扁材或带材上切取的矩形样坯,一般应保留其原表面层,不予损伤。试样毛刺须**,尖锐棱边应倒圆,圆孤半径不宜过大。由盘卷上切取的线和薄板(带)的试样,允许校直或校平,但矫正不得对试样的力学性能有显著影响。对不测定伸长率的试样,则可不经矫正进行试验。
1.4 不经机加工单铸试样表面上的夹砂、夹渣、毛剌、飞边等,必须加以**。
1.5　凡不符合本标准所规定的各项要求,表面有显著横向刀、磨痕或机械损伤,有明显淬火变形或裂纹以及肉眼可见冶金缺陷的试样,均不允许用于试验。
1.6　试样标志一般应标在头部端面或侧边上〈对小截面试样,可挂标志牌〉,以便试验时易于辨识。
2　试样的符号、名称及单位(见表1)
3　试样形状及只寸的一般规定
3.1　拉伸试样分为比例和定标距两种,一般为经机加工的试祥和不经机加工的全截面试样,其横截面通常为圆形、矩形、异形以及不经加工的全截面形状。对全截面试样原始横截面积F。可根据规定,以名义或实测尺寸进行计算。
3.2　试样平行长度1：对圆形试样不小于lo十do,对矩形试样不小于lo+bo/2。仲裁试验时,则应分别为lo+2do、lo+bo。
3.3　对机加工带头圆形和矩形试样,平行部分至头部的过渡必须缓和,圆弧半径r的大小可按试样各部分尺寸、材质与机加工工艺而定。对脆性材料,r应适当加大。试样头部形状和尺寸应按试样大小、材料特性、试验目的以及试验机夹具的结构进行设计,但须保证轴向的拉伸力。对带头和不带头圆形或矩形试样,其夹持部分的长度至少应为模形夹具长度的3/4。
3.4　比例试样系按公式lo=k根号Fo计算而得的试样,式中系数K通常为5.65或11.3，
前者称为短试样,后者称为长试样。对短、长比例试样的标距lo分别等于5d。或5.65根号Fo及10do或11.3根号Fo。一般应采用短比例试样。长比例试样仅系过渡性质,但如横截面积太小,10小于25mm,为保证测量精度,亦可采用。
　但在特殊情况下,根据产品标准或双方协议要求采用10=4do或8do的试样时,亦应遵照执行。此时,对矩形试样,lo应分别等于4.52根号Fo或9.04根号Fo,对于脆性材料,亦可采用lo=2.50d。或2.82根号Fo的试样。
3.5　定标距试样系原始标距lo与原始横截面积Fo或直径间do间无3.4所述比例关系。
其标距lo和平行长度lo,应按有关标准或双方协议规定执行。
3.6　拉伸试样的分类
3.6.1　棒材试样
对棒材(包括方和六方形等),一般采用圆形试样,其平行部分直径通常为3～25mm。而各部分尺寸之允许偏差及表面加工粗糙度符合图1的和表2的规定。对钢、铜材通常采用do=10mm,lo=5do的比例试样,但有时为了考核产品的整体性能,也可取制do>25mm或尽可能大的圆形试样进行试验。通常铝材尺寸偏小,试样可按有关标准或双方协议规定执行。对软金属,经双方同意,可采用较低表面粗糙度,但对高强材料,则要求高的加工表面粗糙度,直至抛光。
　试样分为带头不带头的两种,仲裁试验时应采用前者,后者一般用于不宜或不经机加工而整拉的棒材。
3.6.2　板材试样
对厚、薄板材,一般采用矩形试样,其宽度根据产品厚度(通常为0.10～25mm),采用10、12.5、15、20、25和30mm六种比例试样,尽可能采用lo=5.65而的短比例试样。试样厚度一般应为原轧制厚度,但在特殊情况下也允许多号用四面机加工的试样。通常试样宽度与厚度之比不大于421或821,其试样按表10规定散制,对铝钱材则一般可采用较小宽度。对厚度小于0.5mm的薄板(带),亦可采用定标距试样。试样各部分允许机加工偏
差及侧边加工粗糙度应符合图2和表3的规定,对四面机加工的矩形试样,其机加工偏差应用于圆形试样,如表2所示。
根据有关标准要求,对厚钢板亦可取制垂直轧制面(Z向)的拉伸试样,此时应按钢板厚度及表2的规定,采用带头圆形试样为宜。必要时,可焊钢板于两端,以利夹持。对中、薄高强度板材,亦可采用头部带销孔的试样,以免其在拉伸过程中的卷曲现象。
矩形试样分为带头和不带头的两种,带头试样两头部轴线与平行部分轴线间的偏差不得大于0.5mm。仲裁试验时应采用带头试样。
3.6.3　管材试样
3.6.3.1　管材试样一般为自管材切取的全截面管段或从管材切取的全壁厚纵向或横向条状试样。根据管材外径Do和壁厚ao,可为弧形、矩形或圆形截面。如条件许可,应优先采用全截面管段试样。
3.6.3.2　全截面管段试样,对Do≤50mm的无缝及焊管,可切取全截面管段进行试验,全截面管段推荐采用lo=5.65根号Fo的比例或定标距试样。为使试验顺利进行,可按管材尺寸及材质制作塞头加塞于试样两端或将其夹持部分压扁,内塞扁块金属以利夹持。全截面管段试样的塞头形状尺寸以及压扁的具体规定分别示于图3a、b、c中。如有关标准或双方协议另有要求时,对Do≤5Omm的管材,亦可切取纵向弧形试样。
3.6.3.3　纵向试样一般管材壁厚ao小于8mm时,纵向弧形试样按管材外径D。大小规定不同宽度bo,如表4所示。对直缝焊管的纵向弧形试样,应在离焊缝90°处取制。其bo的允许偏差及其在平行长度内*大与*小值的允许差值均同于3.6.2中对矩形试样的要求。其各部分形状、尺寸及侧边加工?植诙燃?。
　纵向弧形试样分为带头与不带头的两种,前者两头部轴线与平行部分轴线间之偏差不得大于0.5mm。仲裁试验时,应要用带头试样。必要时可将试样的夹持部分压平或利用孤形夹具进行试验。
3.6.3.4　横向试样,如管材外径、壁厚适宜,亦可取制横向带头与不带头矩形或圆形比例试样。对直缝焊管的横向焊缝接头试样,应使焊缝,位于矩形试样标距部分的中间。矩形试样的各项要求应符合3.6.2对板材试样的要求。试样应自管材切下的环坯上切取孤段压平或环坯压平后再切下试样,如图5a、b所示。此时压平条件(包括压平前后加热在内)应根据管材尺寸与材质进行,而不显著影响金属的力学性能。
图5
3.6.3.5管材圆形试样,对壁厚ao等于和大于8mm的管材,可按照3.6.1的要求,制成尽可能大的纵、横向圆形试样或按表5规定制成相应直径do的试样进行试验。
　　　　　　表5　　　　　　　　　　　　　　　mm

3.6.3.6大口径〈Do≥168mm〉螺旋焊管母材及焊缝接头,试验时所采用的试样,应按矩形试样计算Fo且使其纵轴垂直于焊缝异位于试样标距中间。试样应符合3.6.2对板材试样的要求。另外,此试样亦可用于大口径直缝焊管及无缝焊管,对前者应于距焊缝90。处切取纵向试样。
3.6.4铸件试样
自铸件中切取样坯的部位和方向应按有关标准或双方协议执行。对不需测伸长率的试样平行长度可等于或稍大于直径do,对需测伸长率的试样,l。可为5d。、10do,平行长度l为lo+do或定标距试祥。试样头部直径D为〈1.5～2.0〉do,过渡圆弧半径r取决于材质、头部和平行部分直径,通常为〈0.6～1.6〉do,后者适用于脆性材料。铸钢试样的形状和尺寸按3.6.1的规定执行。
　机加工铸造试样平行部分的尺寸和形状偏差可稍宽于同尺寸的锻、轧材试样,并随材质及试样尺寸而异。平行部分机加工粗糙度可稍低于锻、轧材试样,一般Ra12.6mm。单铸不机加工试样的表面状态应能满足所代表铸件表面质量的规定要求。
3.6.5　锻件试样
试样从锻件上切取的部位和方向按相应有关标准或双方协议之规定执行。一般d。为5、10mm,lo为5do的短比例试样,其余均应符合3.6.1的各项规定,但有特殊要求如l。为10do、4do或定标距时,亦应遵照执行。
3.6.6　线(丝)材试样
通常系不经机加工的全截面试样,一般可采用1。为100mm或20Omm的定标距试样,后者适用于伸长率较小或小规格线(丝)材。但有关标准或协议有规定时,对直径d。或边距≥3mm,亦可采用lo为5do、5.65根号Fo或10do、11.3根号Fo的试样。
3.6.7　某些产品〈如光面和带筋棒、线材、窄扁及带材、小型材及异型材等〉对不宜或不经机加工进行全截面拉伸的试样,可采用短、长比例或定标距试样,后者l。一般可为50、100或20Omm。
对小型异型材可切取宽度b。为10、8、6、4mm的试样。
4　拉伸试样的分类及形状尺寸
4.1　拉伸试样的形状尺寸,一般随金属产品的品种、规格及试验目的之不同而分为圆形矩形及异型三类,如无特殊要求,应按下列表6中之规定选用,并注明所使用的试样号。
4.2　圆形试样
4.2.1　Rl～8及R01～08圆形比例试样形状尺寸见图6和表7。