GB与ASTM金属材料拉伸试验方法对比

1、GB与ASTMfe属材料拉伸试验方法比照1.1 拉伸试样的制作对于拉伸试样的尺寸以及试1¥的取样位置,国标与ASTM E8/E8M丕是存在较多差异的.GB228金属材料拉伸试验试件制作通常根据产品的特点,将平行长度段试件按截面形状分为矩形、圆形和异形例如：多边形及管形三类.表1 GB228拉伸试样取样标准财各试样类型宽度/mmL0Lc过渡弧半 径0.1mm- 3 mnW 卜和薄带比例试样长、短10、12.5、15、205.65/11.3*S 0>15>L0+b/2=L 0+2b>20mm非比例试样12.55075/87.52080120/140厚度?3mml厚度4m

2、mW比例试样长、短圆：3、5、6、8、10、15、 20、 25矩形：12.5、15、20、25、30> 12mm>0.75d非比例试样矩形：12.5、15、20、25、 38、 40直径或厚度0 4mmi棒材不经机加工 非比例试样d 或 aW4/厚度为0.1mm3 mm勺薄板和薄带的拉伸试样采用全截面矩形试样,可采用比例试样和非比例试样,比例试样又可分为短比例试样k=5.65 和长比例试样K=11.3,二者都可使用的条件下应优先使用短比例试样.对于宽度等于或小于20mm的金属制品,试样宽度可以相同于产品宽度.对于宽度大于20mm勺金属制品,其拉伸试样的宽度应机加工宽度为10mm1

3、2.5mnr 15mm 20mm非比例试样为 12.5mm 20mm等6种不同的尺寸规格.厚度大于或等于3mni勺板材和扁材及直径和厚度大于或等于4mmi勺线材、棒材和型材的拉伸试样可采用矩形和圆形截面,可采用比例试样和非比例试样,比例试样又可分为短比例试样k=5.65和长比例试样K=11.3,二者都可使用的条件下应,优先使用短比例试样 见GB/T 228附录B.通常情况下金属材料拉伸试样采用全截面试样,当直径或厚度大 于25mnW试验设备水平缺乏时,可进行机加工减薄成比例试样,矩形截面试样推荐宽厚比 不超过8: 1;圆形截面试样其平行长度的直径不应小于3 mm直径和厚度小于4mm勺线材、棒材

4、和型材的拉伸试样采用不经机加工全截面矩形非比例试样.ASTM E8/E8M A370标准中均要求尽可能的采用全厚度或全截面试样,规定了 3种矩 形截面试样和5种圆形截面试样供选择使用.矩形截面试样均为板材拉伸试样,适用于薄板、带材、扁线材和板材.其与GB/228中的矩形试样相比zui大的特点是尺寸规格较少,只有3种且是定标距试样,无比例和非比例 试样之说.其宽度为 40 mm的试样适应于厚度5 mm的板材,宽度为12.5 mm的试样适应 于厚度w 19 mm的板材,宽带为6 mm的试样适应于厚度w 6 mm的板材.E8和A370中没有 规定板材试样适用产品的厚度上限,但标准中矩形试样均为金属制

5、品的全厚度试样,因此如产品无特别指出,可根据试验机的水平来确定板材试样的zui大厚度.宽度为40 m林口 12.5mm的试样为标准矩形试样,只有当金属制品尺寸无法制各标准试样时才能使用宽带为6 mm的小试样.圆形截面试样.在 ASTM E8中,标准提供了英制和公制两种单位试样标准表2美国标准拉伸试样取样标准矩形拉伸试样/mm试样宽度标距厚度导角半 径试件全 长平彳T长 度夹持长 度夹持宽 度标准 鼓板状40±2.0200±0.2>5>25>450>225>7550尊板12.5 ±0.2550±0.10.13-19>12

6、.5>200>60>5020小试样6±0.125±0.10.13-6>6>100>32三5010圆形拉伸试样/mm标准尺寸标准试样与标准试样成比例的小试样12.59652.5ASTM E8M直径12.5 ±0.29±0.16±0.14±0.12.5 ±0.1标距62.5 ±0.145±0.130±0.120±0.112.5 ±0.1导角半径>10>8>6>4>2平彳于长度>75>54>36&g

7、t;24>20ASTM E8直径12.5 ±0.29±0.16±0.14±0.12.5 ±0.1标距50±0.136±0.125±0.116±0.111±0.1导角半径>10>8>6>4>2平彳升度>56>45>30>20>161.2 试样标距试样在拉伸前刻画标距是用来测定金属材料延伸率,以表征金属材料制品弹塑性变形能力.GB/228标准附录AC中厚度不小于3mm勺板材和扁材、直径和厚度大于 4 mmB勺线材、 棒材和型材、厚度为

8、 0.1mm0.3mm的薄板和薄带的拉伸试样标距可选比例标距或非比例标 距,比例标距 L0=KS0' type="#_x0000_t75">, k为比例系数,其中短比例 k=5.65、长比例k=11.3,计算值修约至 5mm勺整数倍.试样应优先使用短比例标距,如标距w 15 mm应 使用长比例标距,如依然不能满足,应选用非比例标距.直径和厚度小于4 mm的线材、棒材和型材的拉伸试样只采用非比例标距.ASTME8/E8M标准中,矩形截面试件无论是公制单位还是英制单位均采用非比例固定标 距；圆形截面试件及不需机加工的圆形全截面试件那么采用比例标距,且在使用公制单位

9、和英制单位时,标距的大小是不一致的,公制单位标准中试样标距G=5D英制单位标准中试样标距G=4D对于AST晰准评价的产品除非有特别说明的,其圆形试样延伸率都是针对 G=4D试样,因此它与中国 GB/228标准中延伸率的测定是有很大的不同的.A370与E8/E8M在机加工试件标距规定上根本是相同的,但在其标准的第8.2条款中规定：当采用全截面试件时,如产品标准没有另行规定,标距应按8英寸200mm进行测量.因此在产品测试时应关注产品标准在试验方法使用上的具体规定,如未加规定应按E8/E8M这个通用标准来执行较为适宜.1.3 试样原始横截面的测定GB/228标准中试样原始横截面的测定按表3来计算,

10、并至少保存 4位有效数字.表3标准中试样原始横截面积测定试样类另截面类型截面面枳确实定计算公式说明机加工矩形截面在标距的两端及中间三处测量宽S0=aba:试样厚度圆形截面度和厚度或直径, 取二处zui小横S0= d db:试样宽度 d:试样直径非机加工全截回除产品有特别规定外,全截面试件 战面面积应根据试样长度、试样质 量和材料密度来确定.S0=m!l L 月向 1000'type="#_x0000_t75">m:试样质量 L:试样长度 P:材料密度在ASTM E8/E8M A370标准中,为了保证试样断裂位置在标距内,允许试样平行段从两端到中间逐渐减少,形成

11、一个锥度,但这个锥度应不大于1%.因此试样原始横截面测量只需在试样标距中央测量,按S0 = d d2或S)=ab计算即可.1.4 试验机设备和测量设备1.4.1 试验机中美标准中试验机测试准确度均要求为1级或优于1级准确度.试验开始前必须按GB/T16825进行检验；美标按 ASTM E4进行检验,要求示值误差不大于土 1%.1.4.2 引伸计国标规定引伸计应符合GB/T 12160标准要求,美标应符合 ASTM E83在测定金属材料的性能时,选用引伸计精度的等级见表4.从表中可以看出美标在测定同一性能指标时,引伸计级别要求高于国标要求.表4引伸计精度的等级标准性能等级精度GB/228Rh、R

12、l、岸、Rt、R、Ae局于1级±1%R、A A、Ag、Agt局于2级±2%E8/E8M 和 A370Rp R、A、A、Ag高于B2级±0.5%A (550%)局于C级±1%A (>50%局于D级±2%1.5 试验限制过程1.5.1 室温拉伸试验的温度限制在GB/228标准中规定室温范围 1035C; E 8/E8M标准中室温范围为 1038C; A370 中虽未规定室温范围,但大多金属制品标准及焊接规程在引用370时,通常要求拉伸试验温度不低于10C,因此在实践过程中,可依据E8/E8M来限制.1.5.2 试验速率限制GB/228标准中试

13、验速率有应力速率(N/mm2 S -1 )、应变速率(m/m- S -1 )、试验机 夹头别离速率三种限制方法.拉伸试验过程中,在弹性阶段采用应力速率限制方法,接近屈服时应过渡到应变限制, 平行长度内的应变应尽可能的保持恒定,屈服结束后可调整应变速率至试样断裂.如试验机无应变限制系统,那么从屈服即将开始前到屈服完成不再对试样机油 门进行调节,屈服结束后按应力速率至试样断裂.除非产品标准另有规定,试验速率应符合表5要求.表5试验速率标准变形特性应变速率-1(m/m- s )试验机夹头别离速率(m/m- s 1)应力速率2-1N/mm - sGB/228弹性变形弹性阶段/2 20 ( EV 150

14、GMPa660(E> 150GMPa空性变形屈服阶段0.00025 0.00250.00025 0.0025屈服后阶段<0.008<0.008ASTME8/E8M弹性变形阶段任意常规速度任意常规速度任意常规速度屈服变形阶段/1.15 11.5测定抗拉强度延伸率w 5%0.0008 0.0080.0008 0.008/测定抗拉强度延伸率w 5%/1.15 11.5A370弹性变形阶段任意常规速度任意常规速度任意常规速度屈服变形阶段0.0001 0.0010.0001 0.0011.15 11.5测定抗拉强度0.0008 0.0080.0008 0.0081.15 11.5在E8

15、/E8M和A370标准中试验速率除与 GB/228相同的应力速率、应变速率、试验机夹头别离速率三种方法外,还有试验时间和空载十字速率.在ASTM示准体系里,试样速度控制方式以及试样速率范围的选择是产品标准的责任,当产品标准或标准中没有规定时,可按E8/E8M和A370标准中试验速率来执行. 除非产品标准另有规定,试验速率应符合表 5要求.测定屈服性能时,在到达规定屈服强度的一半或抗拉强度的四分之一前至屈服结束这个阶段,E8/E8M要求按应力速率1.1511.5N/mm2- S-1限制,在实际操作中,试样开始屈服时,应力速度持续下降,甚至出现负值,要保持这个应力速率,就要求试验机油门开的很大,这

16、样就会造成屈服强度偏高,显然不切合实际.不过在A370标准中那么规定按应变速率0.00010001/S 限制,因此实验过程中可参考A370来执行.同GB/228标准中相比,E8/E8M和A370测定屈服性能的试验速率略低；抗拉强度测定的应变速率为 0.00080.008/s , 而GB/228标准中无下限要求.1.6 屈服性能的测定GB/228与E8/E8M测定屈服性能的方法根本相同,主要采用以下4种方法.图解法：主要用于测定上、下屈服强度.试验时记录力-延伸或力-位移曲线,从图中读取力下降前的zui大力上屈服强度和不计初始瞬时效应时屈服阶段的zui小力下屈服强度.如可以使用计算机自动记录,可

17、不用绘制曲线.指针方法：试验从测力度盘上读取力下降前的zui大力上屈服强度和不计初始瞬时效应时屈服阶段的zui小力下屈服强度.如可以使用计算机自动记录,该方法实际上记 录的是力-时间的曲线.E8/E8M标准中称为“力停止法,规定只能测定上屈服强度.规定非比例延伸法：E8/E8M标准中称为“偏移法,与 GB/228中规定非比例延伸强度 测定的方法一致.该方法主要用于测定屈服强度不明显的材料,通常规定以非比例延伸率的0.2%所对应的平行线与曲线交截点的强度来代表材料的屈服强度,如Rp0.2.规定总延伸法：E8/E8M标准中称为“负荷下总伸长法,与GB/228中规定总延伸强度Rt测定的方法一致.通常

18、规定以总延伸率的 0.5%所对应的平行线与曲线交截点的强度：来代表材料的屈服强度,如 Rt0.5.1.6.1 抗拉强度的测定抗拉强度指试样所能承受的zui大破坏极限负载,中美标准中在抗拉强度的测定规定完全相同.1.6.2 伸长率的测定在GB/228标准中规定了五种类别伸长率的测定：断后伸长率、断裂总伸长率、zui大力总伸长率、zui大力非比例伸长率及屈服点延伸率.我国金属制品通常采用断后伸长率进 行产品评价,E8/E8M中仅规定了断后伸长率测量方法,与 GB/228根本相同,但在断裂位置 的规定上略有不同.表6断后标距测量精度标准伸长率测量精度GB/228>5%0.25mm<5%0

19、.02mmASTM E8/E8M>3%0.25mm 标距w 50mm标距的1% 标距 50mm<3%0.05mmGB/228中要求断裂位置必须在距标距端部大于三分之一时,其结果才有效；E8/E8M标准中要求为大于四分之一处.当断裂位置不满足要求时,仍应继续测量,如果结果大于或等于产品技术要求,结果有效；如果不能满足,GB/228标准中还可以采用位移法进行测量,而E8/E8M不能采用位移法测量,需重新取样试验.断后标距的测量精度应符合表6的要求.1.7 试验结果修约拉伸试验数据的修约主要涉及到强度、伸长率和断后伸长率.中美标准在性能结果数值修约间隔规定中略有差异见表7 , GB/22

20、8标准中规定的修约间隔相对较小.E8/E8M及A370在断后延伸率的修约间隔上差异较大,按产品标准指定的试验标准执行.关于修约规 那么,GB/228按GB8170?数值修约规那么?执行：E8/E8M及A370按AETME29修约规那么来执行； 二者在方法上一致.表7性能结果数值修约间隔标准性能适用范围修约间隔说明GB/228屈服及抗拉强度<200MPa1MPa/>200 1000MPa5MPa/>1000MPa10MPa/屈服点延伸率/0.05%/伸长率/0.5%/断面收缩率/0.5%/E8/E8M 及A370屈服及抗拉强度0 500MPa1MPa/>500 1000MPa5MPa/>1000MPa10MPa/1MPa适用于铝和镁合金制品1断后伸长率<3%0.2%仅在E8/E8M规定,当伸 长率 3%寸,