金属材料 高温压缩试验方法-编制说明

一、工作简况

1、任务来源

本项目是依据国家标准化管理委员会国标委综合[2021]28号文“关于下达

2021年第三批推荐性国家标准计划及相关标准外文版计划的通知”下达的项目

计划，项目编号为20214329-T-605，项目名称为“金属材料高温压缩试验方法”。

本项目为制定项目。主要起草单位：中国科学院上海应用物理研究所、北京航空

材料研究院、冶金工业信息标准研究院等，计划完成时间为2023年。

2、主要工作过程

起草（草案、调研阶段）：计划下达后，2021年12月全国钢标委力学及工

艺试验方法分委员会组织各起草单位成立了起草工作组，由中国科学院上海应用

物理研究所为组长单位，负责主要起草工作。工作组对国内外金属材料高温压缩

试验方法和技术现状与发展情况进行了全面调研，同时广泛收集相关标准和国内

外技术资料，进行了大量的研究分析、资料查证工作，结合实际应用经验，进行

全面总结和归纳，在此基础上编制出《金属材料高温压缩试验方法》标准草案

初稿。经工作组及有关专家研讨后，对标准草案初稿进行了认真的修改，于2023

年6月形成了标准征求意见稿及其编制说明等相关附件，报全国钢标委力学及工

艺试验方法分委员会秘书处。

征求意见阶段：2023年8月3日，由全国钢标委力学及工艺试验方法分委

员会秘书处将标准征求意见稿和编制说明发送到全国钢标委力学及工艺试验方

法分委员会委员及有代表性的标准相关方广泛征求意见，同时在《国家标准制修

订工作管理信息系统》、《钢铁标准网》公开征求社会意见，为期2个月时间。

3、主要参加单位和工作组成员及其所做的工作

本标准由中国科学院上海应用物理研究所等共同起草。

二、标准编制原则

本标准在制定过程中，遵循“面向市场、服务产业、自主制定、适时推出、

及时修订、不断完善”的原则，注重标准制定与技术创新、试验验证、产业推进、

应用推广相结合，本着先进性、科学性、合理性和可操作性以及标准的目标、统

一性、协调性、适用性、一致性和规范性的原则来进行本标准的制订工作。

未采用国际标准的制修订的标准。

本标准在起草过程中主要按GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标

准化文件的结果和起草规则》的要求进行编写。在确定本标准主要技术指标时，

综合考虑生产企业的能力和用户的利益，寻求最大的经济、社会效益，充分体现

了标准在技术上的先进性和合理性。

三、主要技术内容编制说明

参照GB/T7314-2017《金属材料室温压缩试验方法》中“本文件规定了金

属材料室温压缩试验方法的术语和定义、原理、符号和说明、试样、试验设备、

试验条件、性能测定、测定结果数值修约、试验结果的处理和试验报告等”的相

关说法，标准名称为《金属材料高温压缩试验方法》。

1、范围

本文件适用于名义上均匀的金属材料在室温至900℃恒定温度和单向压缩条

件下高温压缩变形的测试。本标准仅限于对金属材料进行测试，不涉及任何构件

和最终产品。

本文件主要用于测定金属材料在室温至900℃高温环境下单向压缩的规定塑

性压缩强度、规定总压缩强度、上压缩屈服强度、下压缩屈服强度、压缩弹性模

量及抗压强度。

2、规范性引用文件

根据标准需要，本标准主要的引用文件包含了试验方法、试验机检验和校准、

试验机用引伸计系统的标定。

3、术语和定义

本文件除了引用GB/T7314-2017《金属材料室温压缩试验方法》中界定的

术语和定义外，还增加了“保温时间”的术语和定义。

4、原理

在900℃以内的高温环境下通过对试样轴向施加递增的单向压缩力，测定相

关压缩力学性能。

5、符号和说明

本文件除了引用GB/T7314-2017《金属材料室温压缩试验方法》中界定的

符号和说明，还增加了“T-进行试验时的设定温度或规定温度”、“Ti-试验试样表

面的测量温度”、“th-保温时间”的相关符号和说明。

6、试样

本文件主要参考了GB/T7314-2017《金属材料室温压缩试验方法》中试样

的相关规定。

7、试验设备

7.1试验机

试验机准确度应为1级或优于1级，并按照GB/T16825.1进行检验。

试验机的上下压板的工作表面应平行，平行度不低于1:0.0002mm/mm（安装

区域100mm范围内），压板的硬度应不低于55HRC，压板的材料应在试验温度

下有足够的硬度和抗氧化能力，防止在最大载荷作用下产生塑性压痕或偏心。

硬度较高的试样两端应垫以合适的硬质材料做成的垫板。试验后，板面不应

有永久变形。垫板上下两端面的平行度不低于1:0.0002mm/mm，表面粗糙度Ra

应不大于0.8μm。

7.2附加装置

不满足平板平行度要求的试验机，应加配力导向装置；试验机偏心压缩的影

响较明显时，应配用调平垫块；进行脆性材料试验时，应用有机玻璃或铁纱做成

防护罩，将试样罩在里面，防止试样碎片飞出或损坏仪器；对于板状试样的压缩

试验，应使用防屈曲夹具。附加装置可以参考GB/T7314进行实施。

7.3引伸计

试验使用的引伸计应符合GB/T12160的要求。测定压缩弹性模量时应使用

不低于0.5级的引伸计，测试规定塑性压缩强度、总压缩强度、压缩屈服强度的

引伸计应使用不低于1级的引伸计。测定压缩弹性模量和规定塑性压缩应变小于

0.05%的规定塑性压缩强度时，应采用平均引伸计。

7.4设备检定

按照相关标准的规定，力值测量系统、引伸计、千分尺等相关设备都应按JJG

139、JJG475、JJG762检定规程定期进行校准，校准的频度应保证所有试验中

的误差不超出本试验方法所列的允差，试验机两次校准之间的间隔为1-2年。

7.5加热装置

加热装置应能使试样加热到规定温度T，本标准推荐使用辐射加热炉；加热

炉恒温区应不小于试样标距长度的两倍，炉膛空间应足够大，不妨碍各种测试装

置的使用；参考GB/T228.2《金属材料拉伸试验第2部分高温试验方法》对本

试验的测量温度和规定温度的允许偏差及温度梯度进行了规定。

7.6温度测量系统

温度测量系统必须检定合格，热电偶应满足GB2614要求，如果根据经验得

知加热装置与试样的相对位置可确保试样温度的变化符合表5的规定，热电偶的

数目可以减少。但是，至少确保一支测温热电偶与试样表面保持良好热接触并应

避免加热体对热电偶直接热辐射。温度测量装置的最低分辨力为1℃，允许误差

应在±0.004T或±2℃内，取两者中的最大值。

8、试验条件

8.1尺寸测量

参照GB/T7314-2017《金属材料室温压缩试验方法》及拉伸常用的试验方

法，对本文件的试样尺寸测量进行了规定：试样的宽度用精度不低于0.02mm的

量具测量，试样的直径或厚度用精度不低于0.0lmm的量具测量；试样尺寸应在

标距长度内不少于三处（两端和中间）测量，每处在相互垂直位置各测一次，取

平均值，三处测定的横截面积中的最小值即为试样原始横载面积。

8.2试样与夹具的安装

参照GB/T7314-2017《金属材料室温压缩试验方法》及GB/T228.2《金

属材料拉伸试验第2部分高温试验方法》的相关要求，对本试验中试样与夹具

的安装规定如下：试样与夹具安装时，试样两端应涂石墨润滑剂，并使试样与上

下夹具平行对中。板状试样使用约束装置时，还应在试样两端面及夹具上涂石墨

润滑剂。

8.3加热及温度测量

参照GB/T228.2《金属材料拉伸试验第2部分高温试验方法》的相关要求，

对本试验的加热及温度测量进行了规定：除材料技术条件另有规定外，一般应在

lh内加热到规定温度，保温时间不小于30min，在整个试验过程中，试验温度的

波动和梯度应符合相关表格的要求。（应具体化）

8.4加载速度

参照GB/T7314-2017《金属材料室温压缩试验方法》的相关要求，对本试

样的加载速度规定如下：试验过程采用应变控制时，设置应变速率为0.005min-1；

采用载荷控制或横梁位移控制时，允许设置一个相当于应变速率0.005min-1的速

度进行控制，如果材料应变速率敏感，可以采用0.003min-1的速度；没有应变控

制系统时，保持恒定的横梁位移速率，以达到在试验过程中需要的平均应变速率

要求。在试验过程中恒定的横梁位移速率并不一定保证试验过程中的恒定应变速

率。无论采用哪种方法都应采用恒定的速率，不准许突然的改变。

9、性能测定

本试样的性能测定均参考GB/T7314-2017《金属材料室温压缩试验方法》

的相关要求。

10、数值修约

本文件规定了强度性能修约至1MPa，其他修约方法按照GB/T8170进行。

11、试验结果处理

本部分规定了哪些情况下，可以判定试验结果无效，需要重新测试，包括：

试样未达到目的时发生屈曲；试样未达到试验目的时，试样端部局部损坏、试样

在凸耳部分或标距外断裂；试验过程中试验仪器设备发生故障，影响了试验结果。

并规定在试样上出现冶金缺陷（如分层、气泡、夹渣、缩孔等），应在试验记录

及报告中注明。

12、试验报告

本部分规定了试验报告应包括试样信息、试验机信息、影响试验测试的参数

（温度、保温时间、试验速度、控制方式等）、试验结果及其他异常情况。

四、主要试验（或验证）情况

为了检验本试验标准的可行性，获得结果的稳定性、准确性，依据本试验标

准草案，开展了UNSN10003镍基合金高温压缩试验、铜合金高温压缩试验、316H

不锈钢高温压缩试验和TC4钛合金高温压缩比对试验。本部分内容简要介绍标

准在这些试验中的执行情况以及获得结果的准确性和稳定性。

比对试验参与单位：中国科学院上海应用物理研究所、北京航空材料研究院、

上海理工大学、上海材料研究所。

1、TC4钛合金高温压缩试验

TC4钛合金取自20mm厚度的板材，依据标准草案加工圆柱试样（直径10mm，

高度30mm）和方柱试样（边长10mm，高度30mm），试样加工后进行测量，尺

寸及精度均满足标准草案的要求。

高温压缩试验采用应变控制，应变速率为0.005min-1，试验温度为100℃至

500℃。试验按照《金属材料高温压缩试验方法》进行，试验过程中没有发生偏

离方法的情况。试验结束后尽快停止加热，图1至图4为试验相关设备及夹具。

其中：图1为压缩试验用德国Zwick万能材料试验机，配置了高温激光引伸计。

图2和图3为高温验证试验中用到的高温炉和环境箱，高温炉用于250℃-900℃

温度范围，环境箱用于-80℃-250℃温度范围，图4为高温压缩用夹具，中间圆

形凹槽方便样品精确对中。

图1Zwick万能材料试验机

图2高温压缩试验用高温炉

图3高温压缩试验用环境箱

图4高温压缩夹具

表1.TC4钛合金高温压缩试验结果

规定塑性压缩屈服

抗压强度Rmc

试样形状试验温度（℃）强度RPC0.2

(MPa)

(MPa)

圆柱试样10010801280

圆柱试样20010301220

圆柱试样3009881190

圆柱试样4009441140

圆柱试样5008861080

方柱试样10010501260

方柱试样20010401220

方柱试样3009851180

方柱试样4009411120

方柱试样5008911090

试验结论：本试验完整执行本标准草案的规定程序，试验结果稳定可靠。

2、H62铜合金高温压缩试验

铜合金为H62铜合金，圆柱试样（直径10mm，高度30mm），采用不同的

位移速率进行300℃的高温压缩试验，试验结果见表2。

表2.H62铜合金高温压缩试验结果

试验温度抗压强度Rmc

试验条件

（℃）(MPa)

0.01mm/min300420

0.1mm/min300421

1mm/min300428

5mm/min300432

试验结论：本试验完整执行本标准草案的规定程序，试验结果稳定可靠。

3、UNSN10003镍基合金高温压缩试验

UNSN10003合金为镍基高温合金，压缩试样取自棒材，试样为圆柱试样（直

径10mm，高度30mm），分别在中科院上海应用物理研究所和上海理工大学进

行750℃的高温压缩试验。压缩速率为0.15mm/min，试验结果见表3。

表3.UNSN10003镍基高温合金高温压缩试验结果

抗压强度Rmc

试验温度（℃）试验单位

(MPa)

750197/196中科院上海应用物理研究所

750203/202上海理工大学

试验结论：本试验完整执行本标准草案的规定程序，试验结果稳定可靠。

4、316H不锈钢高温压缩试验

316H不锈钢材料主要进行了200℃及500℃高温下的压缩试验验证，试验结

果见表4。

表4.316H不锈钢压缩试验结果

规定塑性压缩屈服

抗压强度Rmc

试验温度（℃）强度RPC0.2

(MPa)

(MPa)

200154593

500131208

试验结论：本试验完整执行本标准草案的规定程序，试验结果稳定可靠。

五、标准中涉及专利的情况

本文件不涉及专利问题。

六、预期达到的社会效益、对产业发展的作用等情况

本标准是基础性试验方法类标准，金属材料的高温压缩性能在航空材料、核

电材料高温性能的评价中起着非常重要的作用，是评价材料高温性能的重要指标

之一。航空发动机壳体材料、核电用高温合金、储能用高温合金的高温压缩性能

对金属材料高温压缩测试提出了更高的要求。

通过本标准的制定和实施，将为金属材料高温压缩性能的测定提供标准试验

方法，也为航空发动机壳体材料、核电用高温合金、储能用高温合金等金属材料

高温压缩性能的测定提供标准依据，进一步完善我国的金属材料测试标准体系。

本标准的制定，将促进技术创新，增强产品的国内外市场竞争力，同时为推进产

业结构调整与优化升级创造条件，对规范市场竞争，引导市场良性发展，加快我

国金属材料相关产品技术快速发展具有积极的促进作用。

七、与国际、国外对比情况

目前国内高温压缩试验方法只有航空标准HB7571-1997《金属高温压缩试验

方法》，而国际标准化组织（ISO）也没有制定高温压缩的试验标准。可参考的

相关国家标准也只有GB/T7314-2017《金属材料室温压缩试验方法》。

国外标准有ASTME209-2018《StandardPracticeforCompressionTestsof

MetallicMaterialsatElevatedTemperatureswithConventionalorRapidHeating

RatesandStrainRates》。

本标准在制定过程中，在参考GB/T7314-2017、HB7571-1997和ASTM

E209-2018的基础上，针对金属材料的高温压缩进一步明确了试验辅助装置、应

变速率控制以及温度控制精度的要求。

本标准水平为国际先进。

八、在标准体系中的位置，与现行相关法律、法规、规章及标准，特别是强制

性标准的协调性

本文件属于“冶金行业通用标准（200）”标准体系中“金属理化性能试验方法

（203）”中的“力学与工艺（203.4）”标准体系。

本标准与现行相关法律、法规、规章及相关标准协调一致。

九、重大分歧意见的处理经过和依据

无。

十、标准性质的建议说明

建议本标准的性质为推荐性国家标准。

十一、贯彻标准的要求和措施建议

一般情况下，建议本标准批准发布后6个月后实施。

十二、废止或代替现行相关标准的建议

无。

十三、其他应予说明的事项

无。

一、工作简况

1、任务来源

本项目是依据国家标准化管理委员会国标委综合[2021]28号文“关于下达

2021年第三批推荐性国家标准计划及相关标准外文版计划的通知”下达的项目

计划，项目编号为20214329-T-605，项目名称为“金属材料高温压缩试验方法”。

本项目为制定项目。主要起草单位：中国科学院上海应用物理研究所、北京航空

材料研究院、冶金工业信息标准研究院等，计划完成时间为2023年。

2、主要工作过程

起草（草案、调研阶段）：计划下达后，2021年12月全国钢标委力学及工

艺试验方法分委员会组织各起草单位成立了起草工作组，由中国科学院上海应用

物理研究所为组长单位，负责主要起草工作。工作组对国内外金属材料高温压缩

试验方法和技术现状与发展情况进行了全面调研，同时广泛收集相关标准和国内

外技术资料，进行了大量的研究分析、资料查证工作，结合实际应用经验，进行

全面总结和归纳，在此基础上编制出《金属材料高温压缩试验方法》标准草案

初稿。经工作组及有关专家研讨后，对标准草案初稿进行了认真的修改，于2023

年6月形成了标准征求意见稿及其编制说明等相关附件，报全国钢标委力学及工

艺试验方法分委员会秘书处。

征求意见阶段：2023年8月3日，由全国钢标委力学及工艺试验方法分委

员会秘书处将标准征求意见稿和编制说明发送到全国钢标委力学及工艺试验方

法分委员会委员及有代表性的标准相关方广泛征求意见，同时在《国家标准制修

订工作管理信息系统》、《钢铁标准网》公开征求社会意见，为期2个月时间。

3、主要参加单位和工作组成员及其所做的工作

本标准由中国科学院上海应用物理研究所等共同起草。

二、标准编制原则

本标准在制定过程中，遵循“面向市场、服务产业、自主制定、适时推出、

及时修订、不断完善”的原则，注重标准制定与技术创新、试验验证、产业推进、

应用推广相结合，本着先进性、科学性、合理性和可操作性以及标准的目标、统

一性、协调性、适用性、一致性和规范性的原则来进行本标准的制订工作。

未采用国际标准的制修订的标准。

本标准在起草过程中主要按GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标

准化文件的结果和起草规则》的要求进行编写。在确定本标准主要技术指标时，

综合考虑生产企业的能力和用户的利益，寻求最大的经济、社会效益，充分体现

了标准在技术上的先进性和合理性。

三、主要技术内容编制说明

参照GB/T7314-2017《金属材料室温压缩试验方法》中“本文件规定了金

属材料室温压缩试验方法的术语和定义、原理、符号和说明、试样、试验设备、

试验条件、性能测定、测定结果数值修约、试验结果的处理和试验报告等”的相

关说法，标准名称为《金属材料高温压缩试验方法》。

1、范围

本文件适用于名义上均匀的金属材料在室温至900℃恒定温度和单向压缩条

件下高温压缩变形的测试。本标准仅限于对金属材料进行测试，不涉及任何构件

和最终产品。

本文件主要用于测定金属材料在室温至900℃高温环境下单向压缩的规定塑

性压缩强度、规定总压缩强度、上压缩屈服强度、下压缩屈服强度、压缩弹性模

量及抗压强度。

2、规范性引用文件

根据标准需要，本标准主要的引用文件包含了试验方法、试验机检验和校准、

试验机用引伸计系统的标定。

3、术语和定义

本文件除了引用GB/T7314-2017《金属材料室温压缩试验方法》中界定的

术语和定义外，还增加了“保温时间”的术语和定义。

4、原理

在900℃以内的高温环境下通过对试样轴向施加递增的单向压缩力，测定相

关压缩力学性能。

5、符号和说明

本文件除了引用GB/T7314-2017《金属材料室温压缩试验方法》中界定的

符号和说明，还增加了“T-进行试验时的设定温度或规定温度”、“Ti-试验试样表

面的测量温度”、“th-保温时间”的相关符号和说明。

6、试样

本文件主要参考了GB/T7314-2017《金属材料室温压缩试验方法》中试样

的相关规定。

7、试验设备

7.1试验机

试验机准确度应为1级或优于1级，并按照GB/T16825.1进行检验。

试验机的上下压板的工作表面应平行，平行度不低于1:0.0002mm/mm（安装

区域100mm范围内），压板的硬度应不低于55HRC，压板的材料应在试验温度

下有足够的硬度和抗氧化能力，防止在最大载荷作用下产生塑性压痕或偏心。

硬度较高的试样两端应垫以合适的硬质材料做成的垫板。试验后，板面不应

有永久变形。垫板上下两端面的平行度不低于1:0.0002mm/mm，表面粗糙度Ra

应不大于0.8μm。

7.2附加装置

不满足平板平行度要求的试验机，应加配力导向装置；试验机偏心压缩的影

响较明显时，应配用调平垫块；进行脆性材料试验时，应用有机玻璃或铁纱做成

防护罩，将试样罩在里面，防止试样碎片飞出或损坏仪器；对于板状试样的压缩

试验，应使用防屈曲夹具。附加装置可以参考GB/T7314进行实施。

7.3引伸计

试验使用的引伸计应符合GB/T12160的要求。测定压缩弹性模量时应使用

不低于0.5级的引伸计，测试规定塑性压缩强度、总压缩强度、压缩屈服强度的

引伸计应使用不低于1级的引伸计。测定压缩弹性模量和规定塑性压缩应变小于

0.05%的规定塑性压缩强度时，应采用平均引伸计。

7.4设备检定

按照相关标准的规定，力值测量系统、引伸计、千分尺等相关设备都应按JJG

139、JJG475、JJG762检定规程定期进行校准，校准的频度应保证所有试验中

的误差不超出本试验方法所列的允差，试验机两次校准之间的间隔为1-2年。

7.5加热装置

加热装置应能使试样加热到规定温度T，本标准推荐使用辐射加热炉；加热

炉恒温区应不小于试样标距长度的两倍，炉膛空间应足够大，不妨碍各种测试装

置的使用；参考GB/T228.2《金属材料拉伸试验第2部分高温试验方法》对本

试验的测量温度和规定温度的允许偏差及温度梯度进行了规定。

7.6温度测量系统

温度测量系统必须检定合格，热电偶应满足GB2614要求，如果根据经验得

知加热装置与试样的相对位置可确保试样温度的变化符合表5的规定，热电偶的

数目可以减少。但是，至少确保一支测温热电偶与试样表面保持良好热接触并应

避免加热体对热电偶直接热辐射。温度测量装置的最低分辨力为1℃，允许误差

应在±0.004T或±2℃内，取两者中的最大值。

8、试验条件

8.1尺寸测量

参照GB/T7314-2017《金属材料室温压缩试验方法》及拉伸常用的试验方

法，对本文件的试样尺寸测量进行了规定：试样的宽度用精度不低于0.02mm的

量具测量，试样的直径或厚度用精度不低于0.0lmm的量具测量