钢材机械性能试验检测课件

1、2022/7/171第一章 金属材料 室温拉伸试验方法第二章 金属材料 弯曲试验方法第三章 钢筋焊接接头试验检测第四章 钢筋机械连接接头试验检测2022/7/172第一章 金属材料 室温拉伸试验方法 （GB/T 228-2002）GB/T228.1-2010于2011-12-01实施2022/7/173室温：1035，严格时为235。标距：测量伸长用的试样圆柱或棱柱部分的长度。原始标距（L0）：施力前的试样标距。断后标距（Lu）：试样断裂后的标距。平行长度（Le）：试样两头部或两挟持部分（不带头试样）之间平行部分的长度。伸长：试验期间任一时刻原始标距的增量。伸长率：原始标距的伸长与原始标距之比

2、的百分率。术语（符号）2022/7/174断后伸长率（A）：断后标距的残余伸长与原始标距之比的百分率。断面收缩率（Z）：断裂后试样横截面积的最大缩减量与原始横截面积之比的百分率。最大力（Fm）：试样在屈服阶段之后所能抵抗的最大力。对于无明显屈服（连续屈服）的金属材料，为试验期间的最大力。应力：试验期间任一时刻的力除以试样原始横截面积之商。抗拉强度（Rm）：相应最大力的应力。2022/7/175屈服强度：当金属材料呈现屈服现象时，在试验期间达到塑性变形发生而力不增加的应力点，应区分上屈服强度和下屈服强度。上屈服强度（ReH）：试样发生屈服而力首次首次下降的最高应力。下屈服强度（ReL）：在屈服期

3、间，不计初始效应时的最小应力。2022/7/176长度：采用毫米（mm） （SI单位的倍数单位）质量：采用克（g）（SI单位的倍数单位）力：采用牛（N）（SI单位）应力：采用牛每平方毫米（ N/ mm2）（SI单位的倍数单位）计量单位2022/7/177具有恒定横截面积的产品（型材、棒材、线材等）和铸造试样（铸造和铸造非软合金）可以不经过加工而进行试验。相关产品标准未有明确规定“允许”时，不可随意改变试样的横截面形状。横截面形状：圆形、矩形、多边形、环形，特殊情况可为其他形状。比例试样：试样原始标距与原始横截面积有L0=k*sqrt(S0)，短比例试样k=5.65；长比例试样k11.3。（短比

4、例试样为国际上通用的标准试样，除非最小比例标距15mm的要求不被满足。在必须采用其他比例系数值的情况下，k=11.3的值为优先。 ）非比例试样：非比例试样其原始标距与其横截面积无关。试样2022/7/178机加工试样：试样的夹持端与平行长度的尺寸不相同，它们之间应以过渡弧连接。夹持端的形状应适合试验机的夹头。试样的轴线应与力的作用线重合。平行长度或不具有过渡弧时夹头间的自由长度应大于原始标距。不经加工的试样：要求两夹头间的长度应足够，以使原始标距的标记与夹头有合理的距离。切取试样和制备试样按GB/T2975。GB/T 228 附录 试样类型2022/7/179试样原始横截面积的测定 标准采用“

5、以实测原始横截面尺寸计算其原始横截面积”的方法，不采用“标称”（名义）原始横截面积，除非相关产品标准或双方协议另有规定。一、量具或尺寸测量仪器的选择量具或尺寸测量仪器测量准确度的选择应满足原始横截面积测定准确度需要。本标准对于试样原始横截面积测定的要求是：薄板试样（厚度0.1mm3mm)准确到2，其它试样准确到1。2022/7/1710为了保证满足准确度要求和便于执行，按照标准中表3选用量具，仅仅由量具分辨力所引起的测量误差分量而导致面积的测量误差小于规定的要求。分辨力定义为指示装置对紧密相邻量值有效辨别的能力。一般认为模拟式指示装置的分辨力为标尺分度值的一半，数字式指示装置的分辨力为末位数的

6、一个字码。卡尺的游标分度值0.02mm，则其分辨力为0.01mm。2022/7/1711二、测量部位与方法圆形试样：在标距的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算术平均值计算横截面积，取三处测得横截面积的最小值作为试样原始横截面积。(新标准：为平均值）矩形横截面试样：标距的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最小最小值作为试样原始横截面积。2022/7/1712弧形横截面试样：在标距的两端及中间三处测量宽度和厚度（管壁厚度），取三处测得横截面积的最小最小值作为试样原始横截面积（建议测量时选用球形砧或顶针形量具）。圆管横向试样的原始横截面为矩

7、形。圆管段试样：在试样的任一端相互垂直方向测量外径和四处壁厚，分别取其平均值。2022/7/1713三、原始横截面积计算值的处理： 试样原始横截面积S0不是试验结果的最终结果数值，而是计算性能过程的中间结果数据。为了避免由于中间数据的修约而引起性能计算结果的误差，可以以尺寸测量值直接代入性能计算公式，一次计算出性能值，然后按标准中的表5要求进行性能结果数值一次修约。如果要把原始横截面积结果算出来时，需至少保留四位有效数字或小数点后两位（以mm2为单位），取其较精确者。进行面积计算时，常数至少取4位有效数字。 2022/7/1714对拉伸试验设备的要求试验机的测力准确度：应采用1级或优于1级准确

8、度的试验机。试验的加载同轴度：加载同轴度实质上是试样链的两夹头加力轴线与试样轴线不重合的程度。标准中规定“应尽最大努力确保夹持的试样受轴向拉力的作用”。虽然未给出定量性技术要求，但给出强烈的定性要求。应予以注意和重视。2022/7/1715万能试验机2022/7/1716微机控制电子万能试验机2022/7/1717相关仪器拉伸试验电子引伸计 蝶式引伸仪 2022/7/1718试验速率 试验速率是指试验进行的快慢。衡量这种快慢有以下几种方式：a）空载横梁移动速率：它定义为试验机横梁空载条件下每单位时间的位移。常用毫米每分表示，mm/min。b）有载试验机夹头分离速率：荷载下试验机两夹头每单位时间

9、分离的距离，常用毫米每分表示，mm/min。c）应力速率：单位时间内试样应力（工程应力）的增加量，常用牛顿每平方毫米每秒表示，N/mm2s-1（MPas-1）d）应变速率：单位时间内试样应变（工程应变）的增加量，常用毫米每毫米每分或毫米每毫米每秒表示，mm/mmmin-1或mm/mms-1。 2022/7/1719 标准中对试验速率的相关规定 测定上屈服强度（ReH）的试验速率 标准的中对测定ReH时的试验速率规定“在弹性范围和直至上屈服强度，试验机夹头的分离速率应尽可能保持恒定并在规定的应力速率范围内”。 对于力控制类型试验机，控制应力速率实质是控制加力速率，按下式计算： F=S0 式中：F

10、加力速率 S0试样原始横截面积 规定的应力速率 例如，钢试样的直径10.00mm，其原始横截面积S0为78.54mm2，则试验时的加力速率在471N/s4712N/s范围内保持尽可能恒定。 2022/7/1720测定下屈服强度（ReL）的试验速率 标准的中规定“若仅测定下屈服强度，在试样平行长度的屈服期间应变速率应在0.00025/s0.0025/s之间。平行长度的应变速率应尽可能保持恒定。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。在任何情况下，弹性范围内的应力速率不得超过规定的最大速率”。2022/7/1721测定抗拉强度（Rm

11、）的试验速率 测定抗拉强度时，在塑性范围的应变速率不超过0.008/s。如果不同时测定其他性能而仅仅测定抗拉强度，在弹性范围的应变速率允许达到塑性范围的最大速率（既0.008/s）。 可换算成夹头位移速率来控制： L=Lc 式中：L位移速率 规定的应变速率 Lc试样的平行长度2022/7/1722测定断后伸长率（A）和断面收缩率（Z）的试验速率 断后伸长率和断面收缩率的试验速率在标准中无具体规定，这两项性能均是重要的延性性能，试验速率对这两项性能有影响，因此建议按照测定抗拉强度时的试验速率要求。2022/7/1723断后伸长率（A）的测定 试验前，在试样的平行长度上居中标记试样标距L0，准确到

12、1%。试验时塑性范围的应变率不超过0.008/s,即相当夹头分离速率0.48Lc/min。拉断后将断裂部分在断裂处配接在一起，使其轴线处于同一直线上，并采取适当措施（例如通过螺丝施加压力确保试样断裂部分适当接触，用分辨力优于0.1mm的量具或测量装置测量断后标距（Lu），准确到0.25mm。按式计算断后伸长率。 A=（ LuL0 ）/ L0 100% 断后标距应直接读取量具的示值，并代入公式计算断后伸长率。 附录 移位方法测定断后伸长率2022/7/1724上屈服强度（ReH）和下屈服强度（ReL）的测定本标准在中规定图解方法（包括自动测定方法）和指针方法图解方法（包括自动测定方法） 采用记录

13、试验时力延伸曲线或力位移曲线方式。上屈服强度和下屈服强度位置的判定应按照定义确定。 确定下屈服强度时，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（也称惯性效应），与试验机加力系统的柔度、试样的柔度、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。对于瞬时效应作定量评定是困难的。定性地把从上屈服强度向下屈服强度过渡期间的第1个下降谷区作为“初始瞬时效应”的影响区。2022/7/1725 为了避开该区影响，把第1个下降谷值应力（不管它是否为最小）排除不计后，取其之后的最小应力为下屈服强度，只呈现一个谷值情况，该谷值应力为下屈服强度。对于上和

14、下屈服强度位置判定的基本原则如下： a）屈服前的第1个峰值应力（第1个极大值应力）判为上屈服强度，不管其后的峰值应力比它大或比它小。 b）屈服阶段中如呈现两个或两个以上的谷值应力，舍去第1个谷值应力（第1个极小值应力）不计，取其余谷值应力中最小者判为下屈服强度。如只呈现1个下降谷，此谷值应力判为下屈服强度。 c）屈服阶段中呈现屈服平台，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。 d）正确的判定结果应是下屈服强度一定低于上屈服强度。 2022/7/17262022/7/17272022/7/17282022/7/1729指针方法 采用指针方法测定

15、上屈服强度和下屈服强度时，在试验测定中要注视试验机测力表盘指针的指示，按照定义判读上屈服力和下屈服力。当指针首次停止转动保持恒定的力即为下屈服力；指针首次回转前指示的最大力判为上屈服力；当指针出现多次回转，则不考虑第1次回转，而取其余这些回转指示的最低力判为下屈服力；当只有一次回转，则取回转的最低力判为下屈服力。 由图解方法或指针方法测得的上屈服力和下屈服力分别除以试样原始横截面积S0即得到上屈服强度和下屈服强度。2022/7/1730 应注意以下几点：a）当材料呈现明显屈服（即不连续屈服）状态时，相关产品标准应规定或说明测定上屈服强度或下屈服强度或两者。当相关产品标准无明确规定时，测定上屈服

16、强度和下屈服强度并报告；只呈现单一屈服（呈现屈服平台）状态的情况，测定下屈服强度并报告。若无异议，可仅测定下屈服强度并报告。b）相关产品标准中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（即不连续屈服）状态，此种情况，材料不具有可测的上屈服强度和（或）下屈服强度性能。遇此种情况，建议测定规定非比例延伸强度（RP0.2），并注明“无明显屈服”。 有可能出现上述情况的材料，建议相关产品标准在规定屈服强度时说明当无明显屈服时测定规定非比例延伸强度（RP0.2）。2022/7/1731c）如材料屈服期间力并无下降或保持恒定，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

17、判为无明显屈服状态。d）仲裁试验采用图解方法（包括自动测定方法）。 2022/7/1732抗拉强度（Rm）的测定 抗拉强度定义为试样在屈服阶段之后所能抵抗的最大力对应的应力，对于无明显屈服的材料为试验期间的最大力对应的应力。按照本标准，具有明显屈服的材料，抗拉强度取塑性变形强化阶段的最高应力，无明显屈服的材料，则取试验过程中最高应力。 图解方法（包括自动测定方法） 采用记录试验时力延伸曲线或力位移曲线方式。抗拉强度位置判定应按照定义确定。 2022/7/17332022/7/1734指针方法 对于明显屈服的材料，读取过了屈服阶段之后的强化阶段的最大力，对于无明显屈服的材料，读取试验全过程中的最

18、大力。 最大力除以试样原始横截面积便得到抗拉强度。 如测力度盘是模拟标度，其分度间隔等于或大于2.5mm时，允许估读到一个分度的1/10；其刻度间隔小于2.5mm，应至少估读到一个分度的1/2。 2022/7/1735断面收缩率（Z）的测定 圆形横截面试样 对于圆形横截面试样，拉断后最小横截面的形状并不一定是严格的圆形横截面形状，但一般都假定为圆形横截面。以此假定的模型上建立测定其横截面积的方法，即在拉断缩颈最小横截面处测量相互垂直两个方向的直径，取其平均计算最小横截面积（Su）。按式下式计算： Z=（S0-Su）/S0100% 在计算断面收缩率时，完全可以不先计算出原始横截面积和断后最小横截

19、面积，而直接用测得的最小原始横截面平均直径（d）和断后最小横截面平均直径（du）计算： 2022/7/1736矩形横截面试样 国际标准对于矩形横截面试样断面收缩率的测定方法没有具体规定。本标准断后最小横截面积以其最小厚度与最大宽度之积表示 。2022/7/1737性能测定结果数值的修约性能范围（N/mm2）修约间隔ReH, ReL, Rp, Rt, R, Rm200200100010001N/mm25N/mm210N/mm2Ae0.05%A , At , Agt , Ag与新标准有区别0.5%Z0.5%2022/7/1738试验结果处理 标准中的22.1规定了重试的情况，其一，试样断在标距外或

20、断在机械刻划的标距标记上，而且断后伸长率小于规定最小值情况。出现这种情况，试样报废，重做同样数量试样试验。如果试样断在标距外或断在机械刻划的标距标记上，而其断后伸长率等于或大于规定最小值，试样不应报废，试验数据有效。 试验时试验设备仪器发生了故障（包括中途突然停电），影响了试验结果，例如造成性能不合格，无法测得试验数据等，试样报废并重做同样的试验。2022/7/1739新标准GB/T228.1-2010规定：原则上只有断裂处与最接近的标距标记的距离不小于原始标距的三分之一情况方为有效。但是断后伸长率大于或等于规定值，不管断裂位置处于何处测量均有有效。如断裂处与最接的标距标记的距离小于原始标距的

21、三分之一时，可采用附录规定的移位法测定断后伸长率。2022/7/17402022/7/17412022/7/1742拉伸试样的颈缩现象2022/7/1743对无明显屈服点的钢材没有屈服阶段，塑性变形小，破坏突然。 条件屈服点 f0.2fy=f0.20.2%fup2022/7/1744无明显屈服台阶的钢筋0.2% 0.2(N/mm2)o 0.2条件屈服强度实际设计中通常取相应于残余应变=0.2%时的应力 0.2作为名义屈服点，即条件屈服强度。对于无明显屈服点的钢筋，其条件屈服点不容易测定，因此，这类钢筋的质量检验以其极限强度作为主要指标。2022/7/1745第二章 金属材料 弯曲试验方法（GB

22、/T 232-2010）2022/7/1746适用范围 适用于金属材料相关产品标准规定试样的弯曲试验，测定其弯曲塑性变形能力。但不适用于金属管材和金属焊接接头的弯曲试验。原理 弯曲试验是以圆形、方形、矩形或多边形横截面试样在弯曲装置上经受弯曲塑性变形，不改变加力方向，直至达到规定的弯曲角度。(注意：弯曲试验时，试样两臂的轴线保持在垂直于弯曲轴的平面内。如为弯曲180角的弯曲试验，按照相关产品标准的要求，将试样弯曲至两臂相距规定距离且相互平行或两臂直接接触。 2022/7/1747试验设备（可以在配有弯曲机的试验机和压力机上完成）支辊式弯曲装置（1）支辊长度应大于试样宽度或直径。支辊半径应为11

23、0倍试样厚度。支辊应具有足够的硬度。（2）支辊间距离（内侧距离）：L=(d+3a)0.5a 。（3）弯曲压头宽度大于试样宽度或直径。弯曲压头应具有足够的硬度。V形模具式弯曲装置（1）模具的V形槽角度应为180-。弯曲压头的圆角半径为d/2。（2）模具的支承棱边应倒圆，其倒圆半径应为110倍试样厚度。模具和弯曲压头宽度应大于试样宽度或直径。弯曲压头应具有足够的硬度。 2022/7/1748虎钳式弯曲装置（1）装置由虎钳配备足够硬度的弯心组应成。可以配置加力杠杆。（2）弯曲压头宽度应大于试样宽度或直径。弯曲压头应具有足够的硬度。 符合弯曲试验原理的其他弯曲试验装置亦可以使用。2022/7/1749

24、冷弯性能 冷弯是衡量钢材塑性性能和冶金质量的综合指标。add+2.1a2022/7/1750冷弯试验冷弯试验示意图 2022/7/1751冷弯性能试验：试件被弯曲的角度（90、180）。 冷弯试验意义：能反映试件弯曲处的塑性变形，能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。 冷弯试验也能对钢材的焊接质量进行严格的检验，能揭示焊件受弯表面是否存在未熔合，裂缝及夹杂物等缺陷。判定标准：若试件弯曲处的外表面无裂断、裂缝或起层，认为冷弯性能合格。冷弯性能2022/7/1752试样 横截面形状：圆形、方形、矩形或多边形。 应通过机加工去除由于剪切或火焰切割等影响了材料性能的部分。 表面不得有

25、划痕和损伤。棱边应倒圆。试样宽度： （1）产品宽度20mm时，为原产品宽度；（2）产品宽度20mm且厚度3mm时，为20mm5mm；厚度3mm时，为20mm50mm之间2022/7/1753试样厚度或直径：（1）按产品标准规定；（2）对于板材、带材和型材，产品厚度25mm时，为原产品厚度；25mm时可加工减薄至不小于25mm，并保留一侧的原表面。弯曲试验时原表面应位于受拉变形的一侧。（3）直径或多边形横截面内切圆直径50mm时，为原产品的横截面；试验能力不足的超过30mm50mm或50mm时应加工成直径或多边形横截面内切圆直径不小于25mm的试样。试验时原表面应位于受拉变形的一侧。（4）钢筋类

26、产品均以其全截面进行试验。（5）锻材、铸材和半成品，应按交货要求或协议中规定。试样长度：应根据试样厚度和所使用的试验设备确定。采用支辊式弯曲装置和翻板式弯曲装置时，L=0.5(d+a)+140 (取3.1)2022/7/1754试验程序 （1）试验温度：一般1035室温，对温度要求严格时为235。（2）试验：采用支辊式弯曲装置、V形模具式弯曲装置、虎钳式弯曲装置或翻板式弯曲装置弯曲至规定的弯曲角度；在力的作用下弯曲至两臂相距规定距离且相互平行；在力的作用下弯曲至两臂直接接触。（3）如不能直接达到规定的弯曲角度，应将试样置于两平行压板之间，连续施加力压其两端使进一步弯曲，直至达到规定的弯曲角度。

27、（4）试样弯曲至180角两臂规定距离且相互平行的试验，采用支辊式弯曲方法时，首先对试样进行初步弯曲（，然后将试样置于两平行压板之间连续施加力压其两端使进一2022/7/1755 步弯曲，直至两臂平行。试验时可以加或不加垫块。除非产品另有规定，垫块厚度等于规定的弯曲压头直径；采用翻板式弯曲时，在力的作用下不改变力的方向，弯曲直至达到180角。（5）试样弯曲至两臂直接接触的试验，应首先将试样进行初步弯曲（弯曲角度尽可能大），然后将其置于两平行压板之间，连续施加力压其两端使进一步弯曲，直至两臂直接接触。（6）可以采用虎钳式弯曲方法进行弯曲。试样一端固定，绕弯心进行弯曲，直至达到规定的弯曲角度。（7）

28、弯曲试验时，应缓慢施加弯曲力。2022/7/17562022/7/1757结果评定 （1）按产品标准的要求评定；（2）如未规定，以弯曲后试验弯曲外表面无肉眼可见裂纹应评定为合格。（3）相关产品标准规定的弯曲角度认作为最小值；规定的弯曲半径认作为最大值。2022/7/17582022/7/1759第三章 钢筋焊接接头试验检测2022/7/1760JGJ 182003 2022/7/17612022/7/1762电渣压力焊接头闪光对焊接头2022/7/1763单面搭接电弧焊焊接头双面搭接电弧焊焊接头2022/7/1764钢筋焊接接头试验方法标准JGJ/T27-2001拉伸试验方法 加载速率宜为10

29、30MPa，读取最大力。弯曲试验方法（1）两支辊内侧距离（D+2.5d）（2）试样长度宜为两支辊内侧距离另加150mm（3）应将试样受压面的金属毛刺和镦粗变形部分去除至与母材外表齐平。（4）进行弯曲试验时，试样应放在两支点上，并应使焊缝中心与压头中心线一致，应缓慢地对试样施加弯曲力，直至达到规定的弯曲角度或出现裂纹、破断为止。2022/7/1765钢筋焊接及验收规程JGJ18-20032022/7/17662022/7/1767术语热影响区：焊接或热切割过程中，钢筋母材因受热的影响（但未熔化），使金属组织和力学性能发生变化的区域。延性断裂：伴随明显塑性变形而形成延性断口（断裂面与拉应力垂直或倾

30、斜，其上具有细小的凹凸，呈纤维状）的断裂。脆性断裂：几乎不伴随塑性变形而形成的脆性断口（断裂面通常与拉应力垂直，宏观上有具有光泽的亮面组成）的断裂。2022/7/1768对不同焊接接头进行测定，其热影响区宽度如下，供参考： 1 钢筋电阻点焊焊点：0.5d： 2 钢筋闪光对焊接头：0.7d； 3 钢筋电弧焊接头：610mm； 4 钢筋电渣压力焊接头：0.8d； 5 钢筋气压焊接头：1.0d； 6 预埋件钢筋埋弧压力焊接头：0.8d。 注：d 为钢筋直径（mm）。 2022/7/1769脆性断裂：几乎不伴随塑性变形而形成的脆性断口（断裂面通常与拉应力垂直，宏观上有具有光泽的亮面组成）的断裂。202

31、2/7/1770延性断裂：伴随明显塑性变形而形成延性断口（断裂面与拉应力垂直或倾斜，其上具有细小的凹凸，呈纤维状）的断裂。2022/7/1771钢筋闪光对焊接头、电弧焊接头、电渣压力焊接头、气压焊接头拉伸试验结果均应符合下列要求：1. 3个热轧钢筋接头试件的抗拉强度均不得小于该牌号钢筋规定的抗拉强度；RRB400钢筋接头试件的抗拉强度均不得小于570N/mm2。2. 至少应有2个试件断于焊缝之外，并呈延性断裂。2022/7/1772钢筋闪光对焊接头、电弧焊接头、电渣压力焊接头、气压焊接头拉伸试验结果均应符合下列要求：当达到上述2项要求时，应评定该批接头为抗拉强度合格。当试验结果有2个试件抗拉强度小于钢筋规定的抗拉强度，或3个试件均在焊缝或热影响区发生脆性断裂时，则一次判定该批接头为不合格品。2022/7/1773钢筋闪光