力學標準講座

1、學習班講座ASTM與GB定義 縱向 試樣長軸平行于軋制或鍛造時的最大延伸方向 橫向 試樣長軸垂直于軋制或鍛造時的最大延伸方向 徑向 試樣長軸沿圓半徑方向且垂直于軸向 切向 試樣長軸沿圓周方向且垂直于軸向一般注意事項 受制造方法的影響，制造前性能不一定代表制造后的性能 縱向、橫向試樣不適用于鑄件 經鍛造和軋制的材料通常以縱向進行試驗 矩形截面試樣一般取200mm或50mm的標距 圓形截面試樣一般取4d（mm）的標距 報告伸長率時，須給出百分比值和標距長度 HB450以上不用鋼球壓頭，HB650以上一般不測HB硬度沖擊注意事項 沖擊試驗采用帶有垂直于待試驗材料表面的缺口縱向試樣，并且取3件 低溫試

2、驗時液態(tài)下保溫5min、氣態(tài)下保溫30min，且要在5s內完成沖擊試驗，沒有過冷度 判定時3個試樣的平均值要大于規(guī)定的要求且最小值要大于規(guī)定要求值的2/3 脆性轉變溫度必須用內插法而不能用外推法獲取 艾氏沖擊不做低溫試驗管材 標距長度一般取50mm或4倍的外徑 HB試驗一般?。?00kg）力 D小于50mm或t小于5mm不適用HB D小于7.9mm或d小于6.4mm不做HR t小于1.65mm的退火（annealed）材料及t小于1.24mm的熱處理（heat treated）材料不做HR 壓扁（Flattening）試樣長度不小于63.5mm 擴口（Flaring）試樣長度取100mm，壓頭

3、為60度夾角緊固件 螺栓實物全尺寸拉伸下限：3倍的直徑長度；上限：8倍的直徑長度或203mm 注意外露6牙螺紋做拉伸試驗，截面積取名義（查表）尺寸 螺栓鍥負荷試驗中大尺寸對應小角度 距螺栓端部1D、直徑的1/4處做HB或HR試驗 在螺母的頂部或底部測HR，在螺母的側面測HB，無法完成時用HR代替線材拉伸 標距254mm 全截面試樣 可用總伸長率代替斷后伸長率 直徑小于2.34mm不推薦測量斷面收縮率 斷裂處與最接近標點小于標距1/3，伸長率無效 斷在夾持部分強度無效焊接試板制備 焊接試板的取向應符合有關規(guī)定 焊接母材,焊縫材料,焊接工藝應符合有關規(guī)定或規(guī)范 試板尺寸應根據(jù)取樣具體情況綜合考慮

4、樣品也可從結構件上切取 取樣時,若無特殊要求,樣胚可矯直 必須保證受檢樣品不在切割影響區(qū)內（留加工余量）焊板試樣樣胚分布焊接接頭取樣(1)1、沖擊樣胚應盡量靠近焊縫后焊一測的表層切取，但封底焊除外2、拉伸樣胚原則上取焊板的全厚度（寬度38mm厚度xmm），如無法實現(xiàn)(例如:厚度大于30mm)，則可取多個試樣樣胚，且所取的試樣樣胚應覆蓋焊板的全厚度，試樣平行長度中除焊縫外兩邊母材部分的長度各約12mm焊接接頭取樣(2)3、橫彎（寬度38mm厚度xmm）及側彎（寬度xmm厚度10mm ）樣胚原則上取焊板的全厚度，如無法實現(xiàn)(例如:對于橫彎厚度大于30mm ;對于側彎厚度大于40mm )，則可取多個

5、試樣樣胚，而且所取的試樣樣胚應覆蓋焊板的全厚度4、硬度試樣分別在垂直于焊縫軸線或沿堆焊長度方向的相應區(qū)段切取焊接接頭沖擊取樣方法1、缺口軸線 試樣缺口軸線應垂直于焊縫表面2、焊縫試樣 缺口軸線包含在焊縫內3、熱影響區(qū)試樣 缺口軸線與溶合線保持一定距離（2mm5mm）焊接接頭沖擊取樣方法圖試樣數(shù)量 若無特殊要求,試樣數(shù)量如下: 接頭拉伸不少于2個；整管接頭拉伸1個；管接頭剖條拉伸不少于2個 接頭正彎、背彎各不少于2個、側彎不少于4個；接頭縱彎不少于2個 沖擊每組不少于3個 管接頭壓扁不少于1個 接頭及堆焊硬度不少于1個標準布氏硬度 標準布氏硬度適用的硬度范圍表球直徑D/mm試驗力F/N推薦硬度范

6、圍HBW1029420966001014710483001049016100ASTM E10-01規(guī)定，采用10mm直徑的球壓頭,在29.42kN（3000kgf）、14.71kN（1500kgf）和4.90kN（500kgf）試驗力下的布氏硬度試驗為標準布氏硬度試驗 HB試樣 布氏硬度試驗沒有標準試樣但有以下原則:（1）試樣被測面的尺寸應能保證任一壓痕邊緣距試樣邊緣和其他壓痕邊緣的距離大于壓痕直徑的2.5倍； (2)試樣被測面可為曲面，但其曲率半徑應大于球壓頭直徑的2.5倍。 （3） 試樣的厚度至少應為壓痕深度的8倍。壓痕深度h可按公式計算或查表。試驗后，試樣背面應無可見變形痕跡。（4） 試

7、樣坯料可采用各種冷熱加工方法從原材料或機件上截取,試樣的試驗面和支承面可采用不同的機械方法加工。試樣在制備過程中，應盡量避免由于受熱及冷加工等對試樣表面硬度的影響。應用范圍及優(yōu)缺點 布氏硬度適用于鑄鐵、有色金屬及其合金，特別對較軟金屬，如鋁、鉛、錫等更為適宜。布氏硬度的優(yōu)點是采用較大直徑球體，所得壓痕面積較大，其硬度值能反映金屬在較大范圍內各個組成相的平均性能，而不受個別微小不均勻性的影響。由于壓痕較大，所測數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復性強。其缺點是對不同的材料需要更換球體和改變試驗力，壓痕直徑測量也較麻煩。由于壓痕較大不宜在成品上進行試驗。ASTM與GB/T的區(qū)別項目ASTMGB/T樣品表面 可測試曲率半

8、徑大于2.5D的曲面樣品 只能測量平面樣品 d1與d2要求 d1與d2之差小0.1mmd1與d2之差小于小di的2%壓痕測量裝置 要求估測到0.05mm 要求估測到0.5%壓痕直徑 試驗力/壓頭直徑 的平方共七種 共六種 試驗力 共25種 共19種 試驗條件的選擇 選擇標準布氏硬度試驗條件； 非標準布氏硬度試驗時 ， 應 盡 量 使0.102F/D2與標準布氏硬度試驗相同。 根據(jù)試樣尺寸選擇球壓頭直徑（優(yōu)先選擇10mm）； 根據(jù)材料種類和硬度選擇0.102F/D2； 根據(jù)0.102F/D2選擇試驗力。 HR試樣 試樣的坯料可采用各種冷熱加工方法從原材料或機件上切取。試樣在制備過程中應盡量避免由

9、于切削機加工過程中進刀量過大或切削速度過快等操作因素引起的試樣過熱，造成試樣表面硬度改變。另外，在加工時應注意不要使表面產生明顯硬化層，以免影響試驗結果的準確性 。試樣表面應盡可能是平面，不應有氧化皮及其它污物。試樣支承面應平整并與試驗面平行。試樣或試驗層的厚度一般不小于壓痕深度殘余增量e的10倍(對于金剛石圓錐體)，或15倍(對于球形壓頭),并且試驗后試樣背面不得有肉眼可見變形痕跡。 對于一些樣品,試驗前可以在樣品表面添加油類潤滑劑應用范圍及優(yōu)缺點 洛氏硬度試驗優(yōu)點是通過變換試驗標尺可測量硬度較高的材料。壓痕較小，可用于半成品或成品檢驗。試驗操作簡便迅速，工作效率高，適合于批量檢驗。其缺點是

10、壓痕較小，代表性差。由于材料中有偏析及組織不均勻等缺陷，致使所測硬度值重復性差、分散度大。此外，用不同的標尺測得的硬度值彼此無內在聯(lián)系，也不能直接進行比較。ASTM與GB/T的區(qū)別項目ASTMGB/T鋼球球加載時間8秒內28秒;26秒卸載時間3秒2秒;23秒壓痕間距壓痕直徑的3倍壓痕直徑的4倍且大于2mm內容洛氏及表面洛氏硬度合在起一洛氏及表面洛氏硬度分開試驗時可加潤滑劑未提及修約整數(shù)0.5個洛氏單位應用范圍及優(yōu)缺點維氏硬度試驗主要適合測定各種表面處理后的滲層或鍍層的硬度以及較小、較薄工件的硬度，顯微維氏硬度還可用于測定合金中組成相的硬度。由于采用的壓頭為四棱錐體，當試驗力改變時，壓入角恒定不

11、變。因此試驗力從小到大可任意選擇。所測硬度值從低到高標尺連續(xù)，不存在布氏硬度中F/D2的約束，也不存在洛氏硬度那樣更換不同標尺，而產生不同標尺的硬度無法統(tǒng)一的問題。由于角錐壓痕清晰，采用對角線測量，精確可靠。維氏硬度試驗的缺點是硬度值測定較為麻煩，工作效率不如洛氏硬度高，所以不宜用于成批生產的常規(guī)檢驗。ASTM與GB/T的區(qū)別項目ASTMGB/T加載范圍()11200.25, 5100檢測級別兩個等級未分等級試樣光潔度能測量出0.0005 或對角線 長度 的0.5% 0.2, 0.4 壓痕測量中心場測量; 1, 2應大至相同 1, 2超過5%要注明邊界及間隔的1.52倍的2.53倍數(shù)字修約未指

12、明至少保留3位有效數(shù)字,100以上取整數(shù)精度一般為4%未指明ASTMGB拉伸符號對照表拉伸符號對照表術語術語ASTME8ASTME8GB228均勻伸長率均勻伸長率ElElu uA Agtgt總伸長率總伸長率ElElt tA A上屈服強度上屈服強度UYSUYSR ReHeH下屈服強度下屈服強度LYSLYSR ReLeL規(guī)定偏置屈服強度規(guī)定偏置屈服強度YS(x% offset)YS(x% offset)R Rp p規(guī)定負荷延伸屈服強度規(guī)定負荷延伸屈服強度YS(x% EUL)YS(x% EUL)R Rt t斷面收縮率斷面收縮率/ /Z Z抗拉強度抗拉強度S Su u， TSTSR Rmm屈服點延伸率

13、屈服點延伸率 YPEYPEA Ae e試樣尺寸測量ASTM與GBASTME8GB/T22810mm0.05測量位置測量位置中間中間兩端和中間兩端和中間試驗速率試驗速率 空載橫梁移動速率，空載橫梁移動速率，mm/min未考慮機器彈性柔度，很少使用未考慮機器彈性柔度，很少使用 有載試驗機夾頭分離速率，有載試驗機夾頭分離速率，mm/min應用較多應用較多 應力速率，應力速率，N/mm2 s-1液壓試驗機液壓試驗機 應變速率，應變速率，mm/mm s-1或或s-1衡量試樣變形快慢最本質的方式衡量試樣變形快慢最本質的方式試驗速率間的換算關系試驗速率間的換算關系 彈性階段：彈性階段：應力速率應力速率=E

14、應變速率應變速率夾頭分離速率夾頭分離速率=應變速率應變速率 試樣平試樣平行長度行長度 均勻變形階段均勻變形階段夾頭分離速率夾頭分離速率=應變速率應變速率 試樣平試樣平行長度行長度應力應力應變應變EluEltYPEUYSTSLYS不連續(xù)屈服測定測定UYS試驗速率試驗速率ASTMGB要求要求1/2YS或或1/4TS前隨意，之后前隨意，之后恒定恒定速率恒定速率恒定 應力速率，應力速率，MPa/s 1.1511.5 660A370應變應變速率，速率，s-1 0.00010.001 測定測定LYS試驗速率試驗速率ASTMGB要求要求1/2YS或或1/4TS前前隨意，之后恒定隨意，之后恒定速率恒定速率恒定

15、 應力速率，應力速率，MPa/s 1.1511.5 60A370應變應變速率，速率，s-1 0.00010.001 0.000250.0025應力應變EluElt0.5%0.2%YSTS連續(xù)屈服連續(xù)屈服測定測定YS試驗速率試驗速率ASTMGB要求要求1/2YS或或1/4TS前前隨意，之后恒定隨意，之后恒定速率恒定速率恒定 應力速率，應力速率，MPa/s 1.1511.5 60（鋼）應變（鋼）應變速率，速率，s-1 0.00010.001 5%應變速應變速率，率，s-1 0.00010.0010.00080.008 ”； 其他情況則應注明其他情況則應注明“未折斷未折斷”。 沖擊吸收功應至少保留兩

16、位有效數(shù)字沖擊吸收功應至少保留兩位有效數(shù)字 A370轉變溫度的定義轉變溫度的定義 100%纖維斷口的最低溫度纖維斷口的最低溫度 脆性斷面率和纖維斷面率各為脆性斷面率和纖維斷面率各為50%所對應所對應的溫度的溫度 纖維斷面率分別為纖維斷面率分別為100%和和0%的沖擊吸收的沖擊吸收功之差的功之差的50%所對應的溫度所對應的溫度 規(guī)定沖擊吸收功所對應的溫度規(guī)定沖擊吸收功所對應的溫度GB/T229轉變溫度的定義轉變溫度的定義 ETTn：沖擊吸收功：沖擊吸收功-溫度曲線上平臺與下溫度曲線上平臺與下平臺區(qū)間規(guī)定百分數(shù)平臺區(qū)間規(guī)定百分數(shù)(n)所對應的溫度所對應的溫度 FATTn：脆性斷面率一一溫度曲線中規(guī)

17、定脆：脆性斷面率一一溫度曲線中規(guī)定脆性斷面率性斷面率(n)所對應的溫度所對應的溫度 LETTn：側膨脹值：側膨脹值-溫度曲線上平臺與下平溫度曲線上平臺與下平臺區(qū)間某規(guī)定側膨脹值所對應的溫度臺區(qū)間某規(guī)定側膨脹值所對應的溫度材料最低轉變溫度試驗材料最低轉變溫度試驗 確定材料試驗值等于標準值的溫度確定材料試驗值等于標準值的溫度 在高于和低于預計轉變溫度附近每個溫度試驗一個試在高于和低于預計轉變溫度附近每個溫度試驗一個試樣，記錄每個溫度到樣，記錄每個溫度到0.5 C 作出沖擊吸收功或剪切斷面率作出沖擊吸收功或剪切斷面率-溫度曲線溫度曲線 用內插法求出規(guī)定值對應的溫度，精確到用內插法求出規(guī)定值對應的溫度

18、，精確到3 C 如所求溫度等于或低于規(guī)定值，則結果合如所求溫度等于或低于規(guī)定值，則結果合格格 如所求溫度高于規(guī)定值，但不超過如所求溫度高于規(guī)定值，但不超過12 C，重復進行兩次試驗，如兩次試驗所求溫度重復進行兩次試驗，如兩次試驗所求溫度等于或低于規(guī)定值，則結果合格等于或低于規(guī)定值，則結果合格缺口深度對沖擊性能的影響缺口深度對沖擊性能的影響深度深度/mm 高能量樣高能量樣/J 中能量樣中能量樣/J 低能量樣低能量樣/J2.00.025 1035.2 60.33.0 16.91.4 2.13 97.9 56 15.5 2.04 101.8 57.2 16.8 1.97 104.1 61.4 17.2缺口根部半徑對沖擊性能影響缺口根部半徑對沖擊性能影響 半徑半徑/mm 高能量樣高能量樣/J 中能量樣中能量樣/J 低能量樣低能量樣/J0.250.025 1035.2 60.33.0 16.91.4 0.13 98 56.5 14.6 0.38 108.5 64.3 21.4儀器化沖擊試驗方法儀器化沖擊試驗方法ISO14556-2000鋼鋼 夏比夏比V型缺口擺錘沖擊型缺口擺錘沖擊試驗試驗 儀器化試驗方法儀器化試驗方法 方法特點：方法特點： 試樣相同