ASTM E139 金屬材料傳導(dǎo)蠕變、蠕變斷裂和應(yīng)力斷裂的標(biāo)準(zhǔn)試 驗(yàn)方法

1、金屬材料傳導(dǎo)蠕變、蠕變斷裂和應(yīng)力斷裂的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法1、適用范圍1.1、本標(biāo)準(zhǔn)適用于在恒定溫度和恒定拉伸載荷下，測(cè)量材料由時(shí)間函數(shù)決定的變形量（蠕變?cè)囼?yàn)）和加載后的斷裂時(shí)間（斷裂試驗(yàn)）。同時(shí)還規(guī)定了對(duì)試驗(yàn)設(shè)備的基本要求。需要參考產(chǎn)品的規(guī)范，來(lái)確定試驗(yàn)的數(shù)量和最長(zhǎng)試驗(yàn)時(shí)間。1.2、本標(biāo)準(zhǔn)列出了各試驗(yàn)報(bào)告中必須包括的內(nèi)容。這是為了確保相關(guān)感興趣的組織都能獲得這些有用且容易獲得的信息。由于以下原因，報(bào)告必須認(rèn)真對(duì)待： （1）采用不同的試驗(yàn)方法獲得的試驗(yàn)結(jié)果并不相同，因此必須具體說(shuō)明使用了那種試驗(yàn)方法；（2）實(shí)驗(yàn)報(bào)告中缺少詳細(xì)信息往往會(huì)妨礙后續(xù)研究中重要試驗(yàn)變量的確定；（3）由于持久試驗(yàn)的時(shí)間很長(zhǎng)，一般

2、很少重復(fù)試驗(yàn)，并且很難保證一些變量始終保持在推薦范圍以?xún)?nèi)。一份詳細(xì)的報(bào)告，并不需要包括所有不在控制精度范圍內(nèi)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)1.3、本標(biāo)準(zhǔn)不包括缺口試樣的試驗(yàn)，這些試驗(yàn)在E292中有詳細(xì)規(guī)定1.4、本標(biāo)準(zhǔn)不包括短時(shí)試驗(yàn)，短時(shí)試驗(yàn)在E 21中有詳細(xì)規(guī)定。1.5、本標(biāo)準(zhǔn)中所有單位都采用國(guó)際單位。1.6、本標(biāo)準(zhǔn)不對(duì)所有的安全問(wèn)題負(fù)責(zé)，使用本標(biāo)準(zhǔn)的用戶(hù)有責(zé)任建立必要的安全保障并根據(jù)需要，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍限制進(jìn)行調(diào)整。2、引用標(biāo)準(zhǔn)2.1、ASTM標(biāo)準(zhǔn)：E4 測(cè)試儀的負(fù)荷校準(zhǔn)E6 機(jī)械試驗(yàn)方法的有關(guān)術(shù)語(yǔ)E8 金屬材料的拉伸試驗(yàn)方法E21 金屬材料的高溫抗拉試驗(yàn)方法E29使用試驗(yàn)數(shù)據(jù)中重要數(shù)字以確定對(duì)規(guī)范的適應(yīng)性

3、E74檢驗(yàn)試驗(yàn)機(jī)力示值用測(cè)力儀的校準(zhǔn)E83伸長(zhǎng)儀的檢驗(yàn)和分類(lèi)E177 ASTM試驗(yàn)方法中精密度和偏倚術(shù)語(yǔ)的使用    E220用比較技術(shù)校準(zhǔn)熱電偶的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法E292材料斷裂時(shí)間的凹口張力試驗(yàn)E633空氣中1800°F(1000)作蠕變和應(yīng)力斷裂試驗(yàn)使用熱電偶的規(guī)則E1012在拉伸負(fù)載下試樣調(diào)直的驗(yàn)證2.2、軍事標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-120 量規(guī)檢驗(yàn)3、術(shù)語(yǔ)3.1、定義：E6部分的術(shù)語(yǔ)與蠕變?cè)囼?yàn)相關(guān)的術(shù)語(yǔ)的定義應(yīng)該適用于實(shí)踐。正是出于這個(gè)目的，使用了以下一些更通用的術(shù)語(yǔ)。3.2、本標(biāo)準(zhǔn)使用的術(shù)語(yǔ)的定義：3.2.1、軸向應(yīng)變：從試樣軸向兩端相同距離處測(cè)量的應(yīng)變的平均

4、值。3.2.2、彎曲應(yīng)變：試樣表面應(yīng)變和軸向應(yīng)變之間的差值。通常它在圍繞和沿著試樣頸縮面的方向上變化。3.2.2.1、最大彎曲應(yīng)變：沿光滑試樣的長(zhǎng)度方向，在其頸縮處測(cè)量的應(yīng)變。3.2.3、蠕變：材料在長(zhǎng)時(shí)間的恒溫、恒載荷作用下緩慢地產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象。3.2.4、蠕變斷裂試驗(yàn)：觀察試樣變形過(guò)程并獲得其斷裂時(shí)間的試驗(yàn)。通常試樣的變形量要比蠕變?cè)囼?yàn)的大。3.2.5、蠕變?cè)囼?yàn)：觀察試樣加載應(yīng)力低于斷裂應(yīng)力時(shí)的蠕變現(xiàn)象，并測(cè)量蠕變速率的試驗(yàn)。由于試樣的應(yīng)變量很小，所以試驗(yàn)需要采用引伸計(jì)。3.2.6、標(biāo)距長(zhǎng)度：試樣標(biāo)識(shí)之間的長(zhǎng)度，用于計(jì)算試樣斷裂后的伸長(zhǎng)率3.2.7、縮頸長(zhǎng)度：過(guò)渡圓弧與縮頸部分的切點(diǎn)間

5、的距離3.2.8、加載后的塑性變形：加載后產(chǎn)生的變形，在外力去除后變形消失而恢復(fù)原狀。在應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)中呈線(xiàn)性的部分3.2.9、試樣的縮頸：試樣的中心部分橫截面面積比試樣夾持部位橫截面面積小3.2.10、加載后的變形：從開(kāi)始加載到全部加載完成后的變形3.2.11、應(yīng)力斷裂試驗(yàn)：測(cè)量斷裂時(shí)間的試驗(yàn)，試驗(yàn)中不測(cè)量試樣的變形3.2.12、在規(guī)定時(shí)間的總的塑性應(yīng)變：相當(dāng)于加載后的塑性應(yīng)變加蠕變應(yīng)變3.2.13、在規(guī)定時(shí)間的總應(yīng)變：加載后的應(yīng)變加蠕變4、意義和用途4.1、斷裂試驗(yàn)主要是提供材料負(fù)載的能力（斷裂時(shí)間），蠕變?cè)囼?yàn)主要是測(cè)在低于斷裂應(yīng)力下的應(yīng)變，這兩種試驗(yàn)在提供材料負(fù)載能力方面相互補(bǔ)充。在選擇材

6、料和高于運(yùn)行溫度下的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)，使用試驗(yàn)數(shù)據(jù)的類(lèi)型取決于那種負(fù)載能力數(shù)據(jù)更能反映材料的服役性能。5、設(shè)備5.1、試驗(yàn)機(jī)5.2、加熱設(shè)備5.3、溫度測(cè)量設(shè)備5.4、引伸計(jì)5.5、室溫控制5.5.1、測(cè)量變形時(shí)的試驗(yàn)室溫度應(yīng)在試樣加載時(shí)試驗(yàn)室溫度的±3以?xún)?nèi)5.6、計(jì)時(shí)設(shè)備對(duì)于斷裂試驗(yàn)，記錄的從加載到試樣斷裂的累計(jì)時(shí)間誤差不超過(guò)1%。（GB/T 2039規(guī)定不超過(guò)0.2%）6、試樣試樣的類(lèi)型、尺寸等詳細(xì)要求見(jiàn)E87、設(shè)備的校驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)化8、試驗(yàn)步驟8.1、橫截面面積的測(cè)量：按照E8規(guī)定的試樣尺寸測(cè)量方法，確定試樣的最小橫截面面積。8.2、原始計(jì)算長(zhǎng)度的測(cè)量：8.2.1、沒(méi)有特別的說(shuō)明，圓形試

7、樣的標(biāo)距為4D，矩形試樣的標(biāo)距為寬度的4倍。在試樣上打孔或劃線(xiàn)，以定出標(biāo)距。注：試樣的尺寸不一樣，其測(cè)定的伸長(zhǎng)率沒(méi)有可比性。對(duì)材料相同的試樣進(jìn)行試驗(yàn)，如果試樣的厚度不一樣，將試樣的橫截面面積開(kāi)平方，再乘以4.5倍作為標(biāo)距，我們?nèi)匀坏貌坏较嗤纳扉L(zhǎng)率。8.2.2、當(dāng)試樣縮頸的長(zhǎng)度和直徑之比比標(biāo)準(zhǔn)大很多時(shí)，標(biāo)距應(yīng)該接近直徑而小于長(zhǎng)度。注：材料的伸長(zhǎng)率與標(biāo)距的長(zhǎng)度有很大的關(guān)系。我們?cè)跍y(cè)量伸長(zhǎng)率時(shí)，習(xí)慣用直徑的4倍作為標(biāo)距，但是標(biāo)距大于或小于4D都是允許的，甚至在用相同標(biāo)距的試樣測(cè)伸長(zhǎng)率時(shí)，可以不再試樣上做標(biāo)識(shí)。當(dāng)標(biāo)距大于4D時(shí)，應(yīng)在報(bào)告中注明標(biāo)距長(zhǎng)度。對(duì)大多數(shù)塑性很好的材料，標(biāo)距大于4D時(shí)，測(cè)得的伸

8、長(zhǎng)率大一些。伸長(zhǎng)主要發(fā)生在斷裂部位附近，所以沿試樣縮頸部分長(zhǎng)度方向上不同部位的伸長(zhǎng)量并不相同。由于這個(gè)原因，我們不推薦采用多個(gè)標(biāo)距來(lái)測(cè)量試樣的伸長(zhǎng)率。8.2.3、當(dāng)試驗(yàn)材料的塑性不是很好時(shí)，不需要在試樣上標(biāo)識(shí)標(biāo)距。因?yàn)闃?biāo)識(shí)處容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，而試樣容易在應(yīng)力集中部位發(fā)生斷裂。所以標(biāo)識(shí)一般打在試樣的凸肩上或直接測(cè)量整個(gè)試樣的長(zhǎng)度。8.2.4、當(dāng)引伸計(jì)裝在試樣的凸肩部位時(shí)，測(cè)量?jī)蓚€(gè)過(guò)渡圓弧（該處直徑或?qū)挾仁强s頸部分直徑或?qū)挾鹊?.05倍）間的距離，作為計(jì)算縮頸部分伸長(zhǎng)率的約數(shù)。8.3、清洗試樣沒(méi)有特別的說(shuō)明，用酒精、丙酮或其它不影響試樣測(cè)試的熔劑對(duì)試樣進(jìn)行仔細(xì)的清洗。有時(shí)，在試樣加工前也需要對(duì)試樣

9、進(jìn)行清洗。鑄造試樣不需要進(jìn)行清洗。8.4、溫度控制8.4.1、熱電偶的使用應(yīng)符合ASTM E633的規(guī)定8.4.2、ASTM E633給出了熱電偶連接的方法，連接熱電偶和試樣時(shí)，連接處應(yīng)非常緊密，并且熱電偶上應(yīng)該有保護(hù)物，防止過(guò)熱。對(duì)于某些特殊的爐子和溫度，保護(hù)物可以不要。當(dāng)溫度高到可以破壞電偶絲本身的絕緣層時(shí)，應(yīng)在熱電偶的受熱部分加上陶瓷絕緣體。熱電偶的其它部分應(yīng)有隔熱層和電絕緣體。當(dāng)電絕緣材料用于熱電偶受熱區(qū)時(shí)，應(yīng)檢測(cè)在更高溫度能否繼續(xù)保持其絕緣性能。8.4.3、計(jì)算長(zhǎng)度不到50mm的試樣，一般應(yīng)在兩端各固定一支熱電偶。計(jì)算長(zhǎng)度大于50mm的試樣，應(yīng)在試樣的中部再加一支熱電偶。8.4.4、

10、試驗(yàn)1000時(shí)，爐溫誤差不超過(guò)2，>1000，爐溫誤差不超過(guò)3。（GB2039規(guī)定，<900,±3;900,±4）8.4.5、爐子的指示溫度是指由質(zhì)量良好的高溫測(cè)量裝置測(cè)出的實(shí)際溫度。注：實(shí)際溫度和指示溫度可能有誤差，8.4.4規(guī)定，試驗(yàn)允許存在誤差，但我們不能因此而忽視良好測(cè)量裝置和精確控制溫度的重要性。每個(gè)試驗(yàn)室應(yīng)該努力做到指示溫度和實(shí)際溫度之間的誤差盡可能的小。盡管8.4.4給出了誤差極限，但是我們應(yīng)該將產(chǎn)生誤差時(shí)的溫度和時(shí)間記錄下來(lái)，以分析這些誤差是否會(huì)對(duì)試驗(yàn)的結(jié)果產(chǎn)生影響，并且在報(bào)告的附件中清晰地注明這些誤差。眾所周知，材料的強(qiáng)度和溫度緊密相關(guān)。因此，

11、精確的溫度控制是必須的。8.4.6、爐子加熱時(shí)，誤差不能超過(guò)8.4.4的規(guī)定。我們應(yīng)該研究爐子的加熱特征和溫度控制系統(tǒng)以確定輸入功率、熱電偶的校準(zhǔn)和熱電偶位置的確定，從而防止瞬時(shí)超溫現(xiàn)象的出現(xiàn)。在升溫到距離設(shè)定溫度5-20時(shí)，作出最后的調(diào)整，以穩(wěn)定爐溫。持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，而且超溫較多的情況一定要在報(bào)告中有詳細(xì)的記載。8.4.7、根據(jù)8.4.4規(guī)定的溫度誤差范圍和試樣溫度的均勻性來(lái)確定試驗(yàn)前試樣的保溫時(shí)間。沒(méi)有特殊的說(shuō)明，保溫時(shí)間不能低于1h。對(duì)于升溫和保溫時(shí)間應(yīng)做記錄。8.4.8、如果溫度誤差超過(guò)8.4.4的規(guī)定，我們就需要研究溫度誤差對(duì)試樣蠕變性能的影響。溫度誤差對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響較大時(shí)，試驗(yàn)必須重

12、做。允許降低到設(shè)置溫度以下的某個(gè)溫度進(jìn)行試驗(yàn)，這會(huì)降低蠕變速率和延長(zhǎng)斷裂時(shí)間，而蠕變速率和斷裂時(shí)間對(duì)溫度比較敏感。低溫一般不會(huì)對(duì)材料的蠕變性能產(chǎn)生影響，而超溫往往會(huì)加速蠕變。因此，當(dāng)實(shí)際溫度低于設(shè)置溫度時(shí)，蠕變速率發(fā)生了明顯的變化或者在有代表性的蠕變?cè)囼?yàn)數(shù)據(jù)存在疑問(wèn)時(shí)，才需要重做試驗(yàn)。注：在加載狀態(tài)下，冷卻或重新加熱對(duì)試樣的蠕變性能和斷裂時(shí)間有明顯的影響。同樣，溫度降低或卸載也會(huì)影響試樣的蠕變性能。但我們不能因此決定蠕變?cè)囼?yàn)必須重做。干擾結(jié)束之后，經(jīng)過(guò)校正，試驗(yàn)可以繼續(xù)進(jìn)行。但是冷卻時(shí)間，降低了多少溫度，卸載時(shí)的溫度和時(shí)間以及試驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行時(shí)的溫度都應(yīng)該在報(bào)告中明確注明。8.5、試樣和試驗(yàn)機(jī)的連

13、接，安裝試樣時(shí)，要注意試樣在加熱爐內(nèi)不應(yīng)受到非軸向力的作用。例如，螺紋試樣不要擰到螺紋的頭部和尾部。如果試樣裝的有點(diǎn)松，可以用手握住試樣的中部，沿橫向轉(zhuǎn)動(dòng)將試樣擰緊。如果密封爐子用的填塞料不能封的太緊，以免引伸計(jì)或拉桿的位置被完全固定而不能移動(dòng)。8.6、試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)變測(cè)量8.6.1、顧名思義，蠕變或蠕變斷裂試驗(yàn)需要測(cè)量加載后的變形量，而且載荷為零時(shí)到加上全部載荷的變形量也要記錄下來(lái)。注：記錄加載時(shí)的變形量主要有以下兩個(gè)原因：（1）應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)的彈性變形部分可以用來(lái)評(píng)價(jià)試驗(yàn)裝置的運(yùn)行情況。（2）在許多情況下，全部變形量包括蠕變都應(yīng)該記錄下來(lái)。因?yàn)榧虞d時(shí)的變形曲線(xiàn)對(duì)我們非常有用。換句話(huà)說(shuō)，要得到加載

14、時(shí)的變形曲線(xiàn)而不僅僅是蠕變曲線(xiàn)，就要減慢加載速度。與一次性將載荷全部加上相比，減慢加載速度，可能會(huì)產(chǎn)生更大的變形量。8.6.2、測(cè)量變形的時(shí)間間隔應(yīng)當(dāng)適中，以便準(zhǔn)確地確定出時(shí)間-應(yīng)變曲線(xiàn)。與蠕變的第二階段相比，在蠕變的第一階段，測(cè)量蠕變變形的次數(shù)應(yīng)該多些。測(cè)量變形的時(shí)間間隔不超過(guò)24h或全部試驗(yàn)時(shí)間的1%。用計(jì)算機(jī)記錄數(shù)據(jù)，至少24h記錄一個(gè)點(diǎn)，這樣做的話(huà)，可以更加清晰地做出蠕變斷裂曲線(xiàn)。對(duì)試驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有影響的數(shù)據(jù)遺漏或者數(shù)據(jù)遺漏的時(shí)間不是試驗(yàn)明確要求要記錄蠕變變形量的時(shí)間，其試驗(yàn)結(jié)果都是被承認(rèn)的。8.6.3、當(dāng)縮頸部分直徑或?qū)挾刃∮?.25mm，引伸計(jì)裝在試樣的凸肩位置。試樣凸肩的直徑要明顯大

15、于縮頸部分的直徑。如果不這樣，為了修正縮頸部分以外的伸長(zhǎng)量，一條蠕變曲線(xiàn)需要測(cè)兩個(gè)試樣。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)試樣用來(lái)測(cè)量縮頸部分的蠕變量，另一個(gè)試樣可以做得短點(diǎn)，主要是省略縮頸部分或者縮頸部分及過(guò)渡圓弧部分。兩個(gè)試樣的頭部和過(guò)渡圓弧部分應(yīng)該比較相似。兩個(gè)試樣的引伸計(jì)應(yīng)該裝在試樣的凸肩位置。8.6.4、卸載時(shí)的變形量測(cè)量見(jiàn)8.7.38.7、加載和卸載8.7.1、在試樣加熱前應(yīng)加一個(gè)很小的初載，像不銹鋼這種一旦加載，立刻產(chǎn)生屈服現(xiàn)象的材料，初載不超過(guò)10%；而像應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)中彈性變形呈線(xiàn)性關(guān)系的材料，初載不超過(guò)15%。加一個(gè)較小的初載，可以減小試樣和試驗(yàn)機(jī)夾頭位置的移動(dòng)，從而確保試樣不會(huì)受到非軸向力的作用。通

16、過(guò)應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)的線(xiàn)性部分，可以外推沒(méi)有加載時(shí)引伸計(jì)的讀數(shù)。8.7.2、加載時(shí)，應(yīng)避震動(dòng)和過(guò)載。還應(yīng)根據(jù)變形量讀數(shù)的增加，來(lái)決定載荷的增加。此外在滿(mǎn)足所有規(guī)定的情況下，加載的時(shí)間應(yīng)可能的短。8.7.3、如果總的伸長(zhǎng)量是有限的，并且以相同的數(shù)量級(jí)進(jìn)行彈性伸長(zhǎng)。那么精確了解整個(gè)伸長(zhǎng)量的彈性伸長(zhǎng)部分非常重要。在蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)束時(shí)，通過(guò)測(cè)量卸載時(shí)的瞬時(shí)收縮，可以很好地確定整個(gè)伸長(zhǎng)量的彈性伸長(zhǎng)部分。注：這種測(cè)量只適用于在試樣斷裂前就停止的試驗(yàn)。8.7.4、不論試驗(yàn)由何原因中斷，在試驗(yàn)報(bào)告中，都應(yīng)將試驗(yàn)重新開(kāi)始的條件記錄下來(lái)。過(guò)載時(shí)，試樣會(huì)收縮，因此我們要防止過(guò)載情況的出現(xiàn)。8.8、試驗(yàn)結(jié)束后，試樣的測(cè)量8.8

17、.1、伸長(zhǎng)率的測(cè)量，將斷裂的試樣小心地連接起來(lái)，測(cè)量室溫下標(biāo)距的長(zhǎng)度或試樣的總長(zhǎng)度（精確到0.2mm）。假如是驗(yàn)收試驗(yàn)，伸長(zhǎng)率達(dá)到了規(guī)定的最低要求，沒(méi)有進(jìn)一步測(cè)試的必要。而伸長(zhǎng)率沒(méi)有達(dá)到最低要求，試驗(yàn)必須重做。8.8.2、圓形試樣斷面收縮率的測(cè)量，將斷裂的試樣小心地連接起來(lái)，測(cè)量室溫下試樣直徑的最大值和最小值，計(jì)算出平均值(精確到0.02mm)并記錄下來(lái)。如果斷裂發(fā)生在試樣的過(guò)渡圓弧處或縮頸部分標(biāo)識(shí)位置，該試驗(yàn)結(jié)果不具有代表性。假如是驗(yàn)收試驗(yàn)，斷面收縮率達(dá)到了規(guī)定的最低要求，沒(méi)有進(jìn)一步測(cè)試的必要。而斷面收縮率沒(méi)有達(dá)到最低要求，試驗(yàn)必須重做。9、計(jì)算9.1、應(yīng)力：應(yīng)力值等于室溫下加載的軸向力除以

18、試樣最小橫截面積。9.2、應(yīng)變9.2.1、應(yīng)變等于伸長(zhǎng)量除以試樣沒(méi)加載前的原始計(jì)算長(zhǎng)度。在Section 3中，明確地給出了各種應(yīng)變的定義。9.2.2、如果引伸計(jì)連接在試樣縮頸部分，那么引伸計(jì)測(cè)量長(zhǎng)度就是兩個(gè)連接點(diǎn)之間的距離。9.2.3、像蠕變斷裂試驗(yàn)，引伸計(jì)連接在試樣的肩部，測(cè)量的伸長(zhǎng)量應(yīng)包括試樣的肩部及過(guò)渡圓弧到引伸計(jì)連接點(diǎn)的距離。對(duì)附加應(yīng)變進(jìn)行修正是必要的。在同一溫度進(jìn)行一系列蠕變?cè)囼?yàn)時(shí)，可以按照Thomas 和Carlson的方法進(jìn)行修正。否則，需用測(cè)量的伸長(zhǎng)量除以調(diào)整后的縮頸部分的長(zhǎng)度（見(jiàn)8.2.4）。計(jì)算應(yīng)變的方法在驗(yàn)收試驗(yàn)的協(xié)議書(shū)和報(bào)告中應(yīng)清楚地說(shuō)明。在報(bào)告中應(yīng)有足夠的試樣和伸長(zhǎng)

19、量數(shù)據(jù)，以便于讀者對(duì)試樣過(guò)渡圓弧部分的應(yīng)變進(jìn)行修正。注：將過(guò)渡圓弧處的應(yīng)變作為單獨(dú)的普遍的因素進(jìn)行修正是不正確的，因?yàn)檫^(guò)渡圓弧處的應(yīng)變隨應(yīng)力的改變而改變，并且與材料的蠕變速率和測(cè)試溫度有關(guān)?？梢园凑誘homas 和Carlson的方法對(duì)過(guò)渡圓弧處的應(yīng)變進(jìn)行修正。該方法對(duì)大多數(shù)金屬在不同應(yīng)力和不同溫度下的應(yīng)變進(jìn)行了測(cè)試。在這些試驗(yàn)中，主要是通過(guò)調(diào)整縮頸部分的長(zhǎng)度來(lái)對(duì)應(yīng)變進(jìn)行修正，誤差小于3%。在蠕變的第一階段，誤差比較大，甚至可以達(dá)到8%。這些誤差是基于縮頸部分長(zhǎng)度與直徑之比為5的基礎(chǔ)上得到的。而長(zhǎng)度與直徑之比為10時(shí)，誤差就會(huì)比較大。9.2.4、試樣為小試樣時(shí)，引伸計(jì)連接在試樣的夾頭位置。標(biāo)準(zhǔn)

20、試樣的伸長(zhǎng)量會(huì)減少主要是由于縮頸部分沒(méi)有伸長(zhǎng)。在兩種試樣上加載，載荷和時(shí)間相同，其不同之處在于：如果小試樣縮頸部分包括過(guò)渡圓弧，應(yīng)變等于伸長(zhǎng)量除以縮頸部分長(zhǎng)度。如果小試樣縮頸部分不包括過(guò)渡圓弧，按9.2.3規(guī)定的方法計(jì)算應(yīng)變。在小試樣上可以不進(jìn)行這樣的試驗(yàn)，因?yàn)?，無(wú)論引伸計(jì)是否連在試樣的標(biāo)識(shí)處，對(duì)相同規(guī)格的材料，載荷相同、溫度相同，三次試驗(yàn)測(cè)得的平均值非常接近。但在報(bào)告中，應(yīng)用腳注的方式給出測(cè)量的方法。9.3、伸長(zhǎng)率9.3.1、當(dāng)在試樣上標(biāo)識(shí)出標(biāo)距，那么試樣有一個(gè)名義上的統(tǒng)一的有代表性的區(qū)域。伸長(zhǎng)量等于試樣斷后標(biāo)記長(zhǎng)度減去原始標(biāo)距長(zhǎng)度。伸長(zhǎng)率等于伸長(zhǎng)量占原始標(biāo)距長(zhǎng)度的百分比。圖1表示了伸長(zhǎng)率的

21、計(jì)算方法。如果標(biāo)距包括過(guò)渡圓弧、肩部、螺紋，伸長(zhǎng)率為伸長(zhǎng)量占調(diào)整后標(biāo)距長(zhǎng)度的百分比。見(jiàn)圖2圖1：給出標(biāo)距的試樣，伸長(zhǎng)率的計(jì)算方法圖2：原始標(biāo)距包括圓弧、肩部、螺紋的試樣，伸長(zhǎng)率的計(jì)算方法9.3.2、當(dāng)存在應(yīng)變的手寫(xiě)記錄（從最初軸向加載時(shí)的應(yīng)變到試樣斷裂時(shí)的應(yīng)變）時(shí)，可以通過(guò)讀取伸長(zhǎng)量的方法對(duì)應(yīng)變進(jìn)行修正。這適用于韌性較差的材料。因?yàn)檫@種方法讀取的伸長(zhǎng)量比從斷裂試樣上測(cè)得的伸長(zhǎng)量小。這種方法應(yīng)該在報(bào)告中注明。9.4、斷面收縮率橫截面面積的減少量等于試驗(yàn)前縮頸部分的最小橫截面面積減去測(cè)試后的縮頸部分的最小橫截面面積。斷面收縮率等于橫截面面積的減少量與原始橫截面積的百分比。斷面收縮率只適用于圓形橫截

22、面試樣。9.5、舍入除非另有規(guī)定，應(yīng)按照ASTM E29進(jìn)行舍入。伸長(zhǎng)率和斷面收縮率應(yīng)四舍五入到0.5%或更小。9.6、典型蠕變曲線(xiàn)9.6.1、蠕變曲線(xiàn)或應(yīng)變與時(shí)間之間的關(guān)系曲線(xiàn)如圖3所示。如果曲線(xiàn)有一段斜率逐漸減小，其后有一段斜率逐漸增大。在斜率最小的地方劃一條切線(xiàn)。與切線(xiàn)斜率一致的蠕變曲線(xiàn)是蠕變的第二階段。從圖3可以得到以下結(jié)果。9.6.1.1、最小蠕變速率9.6.1.2、初始加載后所產(chǎn)生的瞬時(shí)變形9.6.1.3、蠕變第二階段開(kāi)始的時(shí)間9.6.1.4、蠕變第二階段結(jié)束的時(shí)間圖3：典型蠕變曲線(xiàn)圖9.6.2、短時(shí)蠕變斷裂試驗(yàn)中，9.6.1.3的值和9.6.1.4的值沒(méi)有明顯的差別。在這樣的試驗(yàn)

23、中，由不同時(shí)間下的蠕變速率和9.6.1.2計(jì)算值構(gòu)成的表格與蠕變曲線(xiàn)相比，可以提供更精確的計(jì)算結(jié)果。因此可以替代蠕變曲線(xiàn)。9.7、蠕變數(shù)據(jù)處理9.7.1、根據(jù)客戶(hù)的要求，利用系統(tǒng)得到的數(shù)據(jù)，可以用下面的方法進(jìn)行處理。9.7.1.1、報(bào)告使用原始蠕變數(shù)據(jù)9.7.1.2、根據(jù)貝塞爾曲線(xiàn)擬合法或多項(xiàng)式曲線(xiàn)擬合法擬合出報(bào)告所需要的數(shù)據(jù)。注：為得到報(bào)告所需要的數(shù)據(jù)，有可能需要在按照8.6.2規(guī)定記錄數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，再插入一些記錄點(diǎn)。9.7.2、無(wú)論處理后的蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果是否與技術(shù)要求相一致?？蛻?hù)和供應(yīng)商都應(yīng)對(duì)處理數(shù)據(jù)的方法（使用原始數(shù)據(jù)、插值還是曲線(xiàn)擬合）達(dá)成一致。曲線(xiàn)擬合的方法不能用來(lái)修正蠕變應(yīng)變傳感器產(chǎn)

24、生的誤差。眾所周知，自動(dòng)化系統(tǒng)自動(dòng)生產(chǎn)的蠕變曲線(xiàn)比按照8.6.2節(jié)規(guī)定手工記錄的數(shù)據(jù)繪出的蠕變曲線(xiàn)誤差要明顯，這是因?yàn)?.6.2規(guī)定了原始數(shù)據(jù)的記錄速度。9.7.3、當(dāng)運(yùn)用數(shù)學(xué)擬合的方法繪制沒(méi)有干擾的典型的蠕變曲線(xiàn)時(shí)，供應(yīng)商應(yīng)保證擬合曲線(xiàn)的數(shù)據(jù)真實(shí)有效。明顯的不連續(xù)的曲線(xiàn)變化可能是試驗(yàn)重做的一個(gè)原因，但決定重做之前，應(yīng)考慮一下這種明顯的不連續(xù)的變化是不是由材料性能特征和系統(tǒng)誤差造成的。10、試驗(yàn)條件確定和試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理指南10.1、試驗(yàn)溫度、應(yīng)力以及最長(zhǎng)試驗(yàn)時(shí)間的確定相當(dāng)嚴(yán)格。為了確定材料的蠕變和持久性能，需要進(jìn)行大量的試驗(yàn)。重點(diǎn)對(duì)輔助手段進(jìn)行強(qiáng)調(diào)也是為了使試驗(yàn)結(jié)果與斷裂時(shí)間和最小蠕變速率更接近

25、。10.2、加載后的試驗(yàn)時(shí)間為1000小時(shí)左右時(shí)，需要在每個(gè)溫度點(diǎn)進(jìn)行大量的試驗(yàn)以確定變形0.1%、0.2%、0.5%、1%以及人們感興趣的變形高達(dá)5%的時(shí)間、試樣斷裂的時(shí)間以及應(yīng)力斷裂時(shí)間曲線(xiàn)。應(yīng)力斷裂時(shí)間曲線(xiàn)包括測(cè)試強(qiáng)度的短時(shí)點(diǎn)到人們所感興趣的最長(zhǎng)時(shí)間點(diǎn)。為保證曲線(xiàn)的可靠性，應(yīng)該有足夠多的試驗(yàn)點(diǎn)。由斷裂試驗(yàn)確定的蠕變曲線(xiàn)，應(yīng)補(bǔ)充一些低應(yīng)力點(diǎn)，以得到總變形比較小的蠕變曲線(xiàn)。在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上作出的小變形的應(yīng)力斷裂時(shí)間曲線(xiàn)包括一段相當(dāng)長(zhǎng)的直線(xiàn)部分。盡管如此，沒(méi)有另外的數(shù)據(jù)，從蠕變曲線(xiàn)的1000h點(diǎn)外推到更長(zhǎng)的時(shí)間點(diǎn)，就沒(méi)有確定的依據(jù)。此外給出應(yīng)力斷裂時(shí)間數(shù)據(jù)點(diǎn)的伸長(zhǎng)百分率非常有必要。10.3、蠕變

26、試驗(yàn)被廣泛用于外推在給定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生規(guī)定蠕變應(yīng)變的最大應(yīng)力。在不同應(yīng)力下進(jìn)行蠕變?cè)囼?yàn)，可以得到0.0001%/h到0.00001%/h（0.1-0.01%/1000h）之間的最小蠕變速率。每個(gè)蠕變?cè)囼?yàn)溫度一般需要測(cè)三個(gè)以上的應(yīng)力水平點(diǎn)，通過(guò)應(yīng)力-蠕變速率曲線(xiàn)，可以推出蠕變速率為0.0001%/h及0.00001%/h的蠕變強(qiáng)度。通過(guò)仔細(xì)的考慮和判斷，可以確定出真實(shí)的最小蠕變速率。10.3.1、幾個(gè)溫度的應(yīng)力-蠕變速率曲線(xiàn)（采用雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)作圖）形成一組近似平行的直線(xiàn)。在幾個(gè)溫度下進(jìn)行蠕變?cè)囼?yàn)時(shí)，有些溫度下的應(yīng)力點(diǎn)可以不需要進(jìn)行測(cè)量。假設(shè)蠕變速率為0.00001%/h（0.01%/h）的應(yīng)力即為10

27、0000h蠕變1%。換言之，就是假設(shè)材料都是以最小蠕變速率進(jìn)行蠕變。這種假設(shè)應(yīng)該通過(guò)估計(jì)總?cè)渥兞窟M(jìn)行核對(duì)。有時(shí)典型蠕變曲線(xiàn)的一些特征會(huì)導(dǎo)致我們對(duì)最小蠕變速率做出錯(cuò)誤的判斷。通過(guò)將蠕變?cè)囼?yàn)時(shí)間延長(zhǎng)到幾千小時(shí)，可以避免這一點(diǎn)。有些用戶(hù)認(rèn)為蠕變強(qiáng)度應(yīng)該通過(guò)10000小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間的蠕變?cè)囼?yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。10.4、在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系統(tǒng)下，同一溫度下的應(yīng)力-斷裂時(shí)間曲線(xiàn)近似一條直線(xiàn)。為了確定這條應(yīng)力-斷裂時(shí)間曲線(xiàn)，需要在每個(gè)斷裂時(shí)間為10n的循環(huán)周期內(nèi)測(cè)一到兩個(gè)應(yīng)力點(diǎn)。每個(gè)溫度下應(yīng)力-斷裂時(shí)間曲線(xiàn)應(yīng)包括四個(gè)或四個(gè)以上應(yīng)力水平點(diǎn)。這些試驗(yàn)點(diǎn)包括的時(shí)間對(duì)數(shù)范圍至少應(yīng)為外推范圍的3倍，外推應(yīng)限于以10為底的一個(gè)對(duì)數(shù)周

28、期。（外推時(shí)間可以大于最長(zhǎng)試驗(yàn)時(shí)間的3倍，但不能超過(guò)10倍。）10.5、幾個(gè)不同溫度下的應(yīng)力-斷裂時(shí)間曲線(xiàn)（采用雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)作圖）近似平行。應(yīng)力-斷裂時(shí)間曲線(xiàn)在較高溫度下最長(zhǎng)時(shí)間點(diǎn)的變化與較低溫度更長(zhǎng)時(shí)間點(diǎn)的變化相似。如果曲線(xiàn)的斜率在較高溫度試驗(yàn)時(shí)沒(méi)有變化，可以外推在較低溫度試驗(yàn)時(shí)的斷裂時(shí)間。10.6、當(dāng)蠕變斷裂性能被定義為溫度的函數(shù)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行足夠多的溫度點(diǎn)測(cè)試，試驗(yàn)溫度應(yīng)覆蓋材料的使用溫度。通常至少需要測(cè)三個(gè)溫度點(diǎn)。10.7、目前還沒(méi)有公認(rèn)的對(duì)超過(guò)試驗(yàn)溫度和時(shí)間的蠕變斷裂數(shù)據(jù)進(jìn)行外推的方法。參數(shù)法是一種值得考慮的方法。使用這種方法已經(jīng)獲得了很多的經(jīng)驗(yàn)。利用外推數(shù)據(jù)進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)時(shí)，參數(shù)法是一種非

29、常有用的方法。10.8、L-M參數(shù)法是利用應(yīng)力和斷裂時(shí)間的相互關(guān)聯(lián)，通過(guò)一系列溫度試驗(yàn)，建立起應(yīng)力和參數(shù)的關(guān)系。參數(shù)P（）=（T+460）（log10t+20），T為試驗(yàn)溫度，t為斷裂時(shí)間。對(duì)大多數(shù)材料，L-M參數(shù)都是合適的。利用四個(gè)或四個(gè)以上短時(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以估計(jì)材料在更寬范圍內(nèi)的斷裂性能。在較高溫度進(jìn)行試驗(yàn)，可以外推較低溫度的斷裂時(shí)間。10.9、由Haferd和Manson建立的應(yīng)力和參數(shù)的關(guān)系式為：P（）=（T-Ta）/（logt-logta），其中T為測(cè)試溫度，t為斷裂時(shí)間，Ta和ta是常數(shù)，相當(dāng)于在不同應(yīng)力下的斷裂數(shù)據(jù)點(diǎn)以T和logt為坐標(biāo)繪制的直線(xiàn)延伸后與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)和

30、縱坐標(biāo)。推薦的斷裂時(shí)間為30-300h。由M-H參數(shù)法確定的綜合參數(shù)曲線(xiàn)比L-M參數(shù)法所需要的測(cè)試點(diǎn)要多。換言之，就是M-H參數(shù)法的兩個(gè)常數(shù)比L-M參數(shù)法的一個(gè)常數(shù)外推出的長(zhǎng)時(shí)數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確。10.10、當(dāng)蠕變?cè)囼?yàn)的目的是在給定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生規(guī)定的變形時(shí)，可以由高溫短時(shí)蠕變?cè)囼?yàn)數(shù)據(jù)用參數(shù)法外推出試驗(yàn)所需要的應(yīng)力。產(chǎn)生規(guī)定變形的時(shí)間可以由10.8和10.9中的斷裂時(shí)間替代。10.11、眾所周知，蠕變速率、給定的總變形、斷裂時(shí)間對(duì)試驗(yàn)材料和試驗(yàn)條件非常敏感。對(duì)材料進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)注意材料的這些性能。性能的測(cè)量應(yīng)使用穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)，試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)具有再現(xiàn)性。11、報(bào)告和試驗(yàn)記錄11.1、對(duì)任何試驗(yàn)而言，完整的書(shū)面

31、報(bào)告是必須的。長(zhǎng)時(shí)數(shù)據(jù)是非常寶貴的，且不容易通過(guò)試驗(yàn)獲得。一些試驗(yàn)結(jié)果是有許多人經(jīng)過(guò)好幾年的試驗(yàn)獲得的。試驗(yàn)過(guò)程中，設(shè)備和常用的試驗(yàn)步驟會(huì)發(fā)生變化。為補(bǔ)償這些變化，一份詳細(xì)的報(bào)告是必須的。11.2、報(bào)告應(yīng)盡可能多的包含我們能得到的一切信息。11.3、應(yīng)力斷裂試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包含下面這些信息：11.3.1、合金類(lèi)型11.3.2、試樣描述（包括制造工藝）11.3.3、產(chǎn)品質(zhì)保書(shū)11.3.4、熱處理制度11.3.5、試驗(yàn)溫度11.3.6、試驗(yàn)應(yīng)力11.3.7、試樣尺寸11.3.7.1、對(duì)于圓試樣，給出試樣的直徑11.3.7.2、對(duì)于矩形試樣，給出試樣的寬度和厚度11.3.7.3、標(biāo)距長(zhǎng)度（四倍直徑或五倍直

32、徑）11.3.7.4、調(diào)整后的標(biāo)距長(zhǎng)度（假如對(duì)標(biāo)距進(jìn)行了調(diào)整）11.3.7.5、試樣標(biāo)識(shí)部位之間的距離（假如在試樣的凸肩位置做了標(biāo)識(shí)）11.3.7.6、縮頸部分長(zhǎng)度11.3.8、試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間11.3.9、最大伸長(zhǎng)量，并注明使用下面那種方法測(cè)量的11.3.9.1、根據(jù)試樣標(biāo)距長(zhǎng)度測(cè)量出的伸長(zhǎng)率11.3.9.2、根據(jù)試樣調(diào)整后的標(biāo)距長(zhǎng)度測(cè)量出的伸長(zhǎng)率11.3.9.3、根據(jù)試樣凸肩標(biāo)識(shí)部位長(zhǎng)度測(cè)量出的伸長(zhǎng)率11.3.10、圓試樣的斷面收縮率，并記錄下表面腐蝕對(duì)斷面收縮率的影響。11.3.11、試樣的斷裂位置，特別要注意斷標(biāo)外和斷在試樣中心的情況。11.4、應(yīng)力斷裂現(xiàn)象應(yīng)該按照下列方式進(jìn)行特征化11.

33、4.1、在1，10，100，1000，10000，100000h斷裂的應(yīng)力11.5、蠕變斷裂試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包含下面這些信息：11.5.1、合金類(lèi)型11.5.2、試樣描述（包括制造工藝）11.5.3、產(chǎn)品質(zhì)保書(shū)11.5.4、熱處理制度11.5.5、試驗(yàn)溫度11.5.6、試驗(yàn)應(yīng)力11.5.7、試樣尺寸11.5.7.1、對(duì)于圓試樣，給出試樣的直徑11.5.7.2、對(duì)于矩形試樣，給出試樣的寬度和厚度11.5.7.3、標(biāo)距長(zhǎng)度（四倍直徑或五倍直徑）11.5.7.4、調(diào)整后的標(biāo)距長(zhǎng)度（假如對(duì)標(biāo)距進(jìn)行了調(diào)整）11.5.7.5、試樣標(biāo)識(shí)部位之間的距離（假如在試樣的凸肩位置做了標(biāo)識(shí)）11.5.7.6、縮頸部分長(zhǎng)度1

34、1.5.8、引伸計(jì)的連接部位：試樣縮頸部分或試樣的凸肩位置11.5.9、加載后的數(shù)據(jù)：加載過(guò)程中變形的增加，彈性模數(shù)，試驗(yàn)中出現(xiàn)的不正?，F(xiàn)象，可以觀察到的引伸計(jì)伸長(zhǎng)量。11.5.10、加載后的總變形11.5.11、試樣斷裂前，卸載后的彈性收縮11.5.12、最長(zhǎng)試驗(yàn)時(shí)間11.5.13、試驗(yàn)室的平均溫度11.5.14、試驗(yàn)室的濕度11.5.15、超過(guò)溫差限制的溫度漂移，包括最高溫度和最低溫度11.6、蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果有好幾種表示方式，采用那種表示方式取決于蠕變?cè)囼?yàn)的目的11.6.1、應(yīng)變：常用總應(yīng)變-時(shí)間或蠕變應(yīng)變-時(shí)間對(duì)數(shù)坐標(biāo)曲線(xiàn)表示下面指標(biāo)，如果存在應(yīng)變記錄表，則不需要坐標(biāo)圖。11.6.2、總變形為0.1，0.2，0.5，2.0，5.0%時(shí)的時(shí)間11.6.3、如果試驗(yàn)進(jìn)行到第三蠕變階段：（1）最小蠕變速率（%/h）；（2）在最小蠕變速率處做一條切線(xiàn)，切線(xiàn)與應(yīng)變軸的交點(diǎn)處的應(yīng)變值。（3）蠕變第二階段開(kāi)始