鋼材的檢測與應(yīng)用 鋼材的性能檢測和評定

鋼材的性能檢測和評定拉伸試驗(yàn)01

拉伸試驗(yàn)是測定鋼材在拉伸過程中應(yīng)力和應(yīng)變之間的關(guān)系曲線以及屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度和伸長率三個(gè)重要指標(biāo)，以評定鋼材的質(zhì)量。一、拉伸試驗(yàn)一、拉伸試驗(yàn)1.儀器設(shè)備①萬能試驗(yàn)機(jī)（精確度±1%）②引伸計(jì)（包括記錄器或指示器）③試樣尺寸測量儀器（精確度0.1mm）2.試樣（前已講過）3.試驗(yàn)條件①試驗(yàn)速度②試驗(yàn)溫度：應(yīng)在室溫（10～35℃）下進(jìn)行③夾持方法：楔型、帶螺紋、套環(huán)、銷釘夾頭等，楔型夾頭夾持長度至少四分之三。（能自由定位和軸向施力）一、拉伸試驗(yàn)萬能試驗(yàn)機(jī)

試驗(yàn)機(jī)測力示值誤差應(yīng)不大于±1%；在規(guī)定負(fù)荷下停止施荷時(shí)，試驗(yàn)機(jī)操作應(yīng)能精確到測力度盤上的一個(gè)最小分格負(fù)荷示值至少能保持30s；試驗(yàn)機(jī)應(yīng)具有調(diào)速指示裝置，能在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的速度范圍內(nèi)靈活調(diào)節(jié)，且加卸荷平穩(wěn)；試驗(yàn)機(jī)還應(yīng)備有記錄裝置，能滿足標(biāo)準(zhǔn)用繪圖法測定強(qiáng)度特性的要求。一、拉伸試驗(yàn)

各種類型的引伸計(jì)均可用于測定試樣的伸長。但引伸計(jì)的準(zhǔn)確度級別應(yīng)符合gb/t12160的要求。一般使用引伸計(jì)應(yīng)不劣于1級，測定具有較大延伸率的材料性能時(shí)，引伸計(jì)也不應(yīng)劣于2級。引伸計(jì)拉伸速度屈服前：應(yīng)力增加速率按表規(guī)定，并保持試驗(yàn)機(jī)控制器固定于該速率位置，直到該型能測出為止。屈服后：屈服后或秩序測定抗拉強(qiáng)度時(shí)，試驗(yàn)機(jī)夾頭在荷載下的移動(dòng)速度不大于0.5LC/min一、拉伸試驗(yàn)4.試驗(yàn)步驟①在試件上畫標(biāo)距，原始標(biāo)距為5d、10d、100mm、200mm，并沿長度方向作分格標(biāo)志。②估算試驗(yàn)所需最大力，調(diào)試試驗(yàn)機(jī)，選擇合適的量程。試件破壞荷載必須大于試驗(yàn)機(jī)全量程的20%且小于試驗(yàn)機(jī)全量程的80%，試驗(yàn)機(jī)的測量精度應(yīng)為±1%。（最小刻度）③將試件固定在試驗(yàn)機(jī)夾頭上，開動(dòng)機(jī)器進(jìn)行拉伸（有速度要求）④測量屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。鋼筋拉伸試驗(yàn)在試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行時(shí)，當(dāng)測力盤的指針停止轉(zhuǎn)動(dòng)后恒定負(fù)載或第一次回轉(zhuǎn)的最小負(fù)荷即為所求屈服點(diǎn)的荷載（此為下屈服點(diǎn)）；繼續(xù)加荷直至拉斷，由測力度盤或拉伸曲線上讀出最大負(fù)荷，即為所求抗拉強(qiáng)度的荷載。⑤測量伸長率。即試件拉斷后標(biāo)距長度的增量與原始標(biāo)距長度之比的百分率。一、拉伸試驗(yàn)1）低碳鋼的應(yīng)力——應(yīng)變關(guān)系曲線的階段及每個(gè)階段特征①彈性階段：應(yīng)力與應(yīng)變按比例增加，呈線性關(guān)系。②屈服階段：應(yīng)力與應(yīng)變不再成正比關(guān)系，應(yīng)變的增長大于應(yīng)力的增長，已出現(xiàn)塑性變形。③強(qiáng)化階段：應(yīng)力與應(yīng)變值又開始上升，鋼筋開始強(qiáng)化，至最大拉應(yīng)力。④縮頸階段：應(yīng)變急劇增加，產(chǎn)生縮頸現(xiàn)象，直到斷裂。一、拉伸試驗(yàn)2）屈服強(qiáng)度的測量

鋼筋拉伸試驗(yàn)在試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行時(shí)，當(dāng)測力盤的指針停止轉(zhuǎn)動(dòng)后恒定負(fù)載或第一次回轉(zhuǎn)的最小負(fù)荷即為所求屈服點(diǎn)的荷載FS一、拉伸試驗(yàn)3）測量鋼筋屈服極限的方法步驟圖解法：

試驗(yàn)時(shí)記錄力——延伸曲線或力——位移曲線。從曲線圖讀取力首次下降前的最大力和不計(jì)初始瞬時(shí)效應(yīng)時(shí)屈服階段中的最小力或屈服平臺的恒定力。將其分別除以試樣原始橫截面積A0得到上屈服強(qiáng)度和下屈服強(qiáng)度。仲裁試驗(yàn)采用圖解方法。一、拉伸試驗(yàn)指針法：

試驗(yàn)時(shí)，讀取測力度盤指針首次回轉(zhuǎn)前指示的最大力和不計(jì)初始瞬時(shí)效應(yīng)時(shí)的屈服強(qiáng)度指示的最小力或首次停止轉(zhuǎn)動(dòng)的恒定力。將其分別除以試樣原始橫截面積A0得到上屈服強(qiáng)度和下屈服強(qiáng)度。③自動(dòng)裝置：

可采用微機(jī)或自動(dòng)測定系統(tǒng)測定上屈服強(qiáng)度和下屈服強(qiáng)度，可以不繪制拉拉曲線圖。一、拉伸試驗(yàn)④測定中碳鋼和高碳鋼的屈服強(qiáng)度

中碳鋼和高碳鋼沒有明顯的屈服點(diǎn)，采用分級加荷，求出彈性直線段相應(yīng)于小等級負(fù)荷的平均伸長增量，由此計(jì)算出偏離直線段后各級負(fù)荷的彈性伸長。從總伸長中減去彈性伸長即為殘余伸長。通常以殘余伸長的0.2%應(yīng)力作為屈服強(qiáng)度一、拉伸試驗(yàn)⑤抗拉強(qiáng)度的測定

抗拉強(qiáng)度是向試件連續(xù)加荷直到拉斷,由測力度盤或拉伸曲線上讀出最大負(fù)荷Fb,抗拉強(qiáng)度為A0為公稱橫截面積一、拉伸試驗(yàn)⑥試件原始橫截面積測定對于圓形橫截面試樣，應(yīng)在標(biāo)距的兩端及中間三處兩個(gè)相互垂直的方向測量直徑，取其算術(shù)平均值，取用三處測得的最小橫截面積。對于矩形橫截面試樣，應(yīng)在標(biāo)距的兩端及中間三處測量寬度和厚度，取用三處測得的最小橫截面積。對于恒定橫截面試樣，可以根據(jù)測量的試樣長度、質(zhì)量和材料密度確定其原始橫截面積。根據(jù)測量的原始試樣尺寸計(jì)算原始橫截面積，測量每個(gè)尺寸應(yīng)準(zhǔn)確到±0.5%。一、拉伸試驗(yàn)⑦伸長率測定伸長率(Elongation)式中δn—伸長率（%）；

L0—試樣的原標(biāo)距長度，單位為mm；

L1—試樣拉斷時(shí)的標(biāo)距長度，單位為mm；

n—試樣長度與試件直徑之比說明:當(dāng)斷裂點(diǎn)在原始標(biāo)距以內(nèi)且離最近端的距離不小于原始標(biāo)距的三分之一時(shí)按上式計(jì)算;否則按移位法計(jì)算。具體參照《金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法》GB/T228-2002執(zhí)行。一、拉伸試驗(yàn)測量鋼筋伸長率的方法將試樣斷裂的部分仔細(xì)地對接在一起，使其軸線處于同一直線上，并采取特別措施確保試樣斷裂部分適當(dāng)接觸后測量試樣斷后標(biāo)距。應(yīng)使用分辨率優(yōu)于0.1mm的量具或測量裝置測定斷后標(biāo)距（L′），準(zhǔn)確到±0.25mm。如規(guī)定的最小斷后伸長率小于5%，則采用下述方法測定：

試驗(yàn)前在平行長度的一端處作一很小標(biāo)記。使用調(diào)節(jié)到標(biāo)距的分規(guī)，以此標(biāo)記為圓心劃一圓弧。拉斷后，將斷裂的試樣置于一裝置上，最好借助螺絲施加軸向力，以使其在測量時(shí)牢固地對接在一起。以原圓心為圓心，以相同的半徑劃第二個(gè)圓弧。測量兩個(gè)圓弧之間的距離即為斷后伸長，準(zhǔn)確到±0.02mm。為使劃線清晰可見，試驗(yàn)前涂上一層染料一、拉伸試驗(yàn)測量鋼筋伸長率的方法當(dāng)試樣斷裂位置不符合規(guī)定條件時(shí)采用移位法移位法測定斷后伸長率（當(dāng)試件斷裂位置不符合規(guī)定條件為避免報(bào)廢試樣）

在試驗(yàn)前將原始標(biāo)距（L0）細(xì)分為N等分；

試驗(yàn)后，以符號X表示斷裂后試樣短段的標(biāo)距標(biāo)記，以符號Y表示斷裂試樣長段的等分標(biāo)記，此標(biāo)記與斷裂處的距離最接近于斷裂處至標(biāo)距標(biāo)記X的距離；

如X與Y的之間的分格數(shù)為n；

如N-n為偶數(shù)（見下圖），測量X與Y之間的距離和測量從Y至距離為（N-n）/2個(gè)分格的Z標(biāo)記之間的距離，按式δ=[（XY+2YX-L0）/L0]×100%計(jì)算斷后伸長率；一、拉伸試驗(yàn)

如N-n為奇數(shù)（見下圖），測量X與Y之間的距離，和測量從Y至距離分別為（N-n-1）/2和（N-n+1）/2個(gè)分格的Z′和Z″標(biāo)記之間的距離。按式δ=[（XY+YZ′+YZ″-L0）/L0]×100%計(jì)算斷后伸長率。注：若斷后伸長率大于或等于規(guī)定值，不管斷裂位置在何處，測量均為有效。一、拉伸試驗(yàn)⑨鋼筋拉伸試驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容本國家標(biāo)準(zhǔn)編號；試樣標(biāo)識；材料名稱、牌號試樣類型試樣的取樣方向和位置所測性能結(jié)果。鋼筋拉伸試驗(yàn)記錄表式樣24一、拉伸試驗(yàn)⑩鋼筋拉伸試驗(yàn)中，各項(xiàng)檢測數(shù)據(jù)精度要求原始橫截面積至少保留四位有效數(shù)字?jǐn)嗪笊扉L率精確到0.5%斷后標(biāo)距精確至±0.25mm屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度≤200N/mm2時(shí)，按1N/mm2修約間隔進(jìn)行修約；屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度在200N/mm2~1000N/mm2時(shí)，按5N/mm2修約間隔進(jìn)行修約；屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度﹥1000N/mm2時(shí)，按10N/mm2修約間隔進(jìn)行修約。一、拉伸試驗(yàn)11.拉伸試驗(yàn)中不確定度的原因

拉伸試驗(yàn)結(jié)果的精密度受材料、試樣、試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)程序和力學(xué)性能的計(jì)算方法等因素影響。具體地說，可以提出下列不確定度的原因：①

材料的不均勻度，它存在于同一爐材料的一個(gè)工藝批之內(nèi)；②

試樣的幾何形狀、制備方法和公差；③

夾持方法和施力的軸向性；④

拉伸試驗(yàn)機(jī)和輔助測量系統(tǒng)（剛度、驅(qū)動(dòng)、控制、操作方法）；⑤

試樣尺寸的測量、標(biāo)距的標(biāo)記、引伸計(jì)標(biāo)距、力和伸長的測量；⑥

試驗(yàn)的各階段中的試驗(yàn)溫度和加載速率；⑦

人為的或與拉伸性能測定相聯(lián)系的軟件誤差。一、拉伸試驗(yàn)12.拉伸試驗(yàn)操作中應(yīng)注意兩方面的問題及遵循的事項(xiàng)拉伸試驗(yàn)時(shí),為了獲得精確的結(jié)果,主要應(yīng)注意試樣和儀器兩個(gè)方面的問題：試樣方面：①

試樣的編號應(yīng)清楚明確,并用鋼號打印記；②

認(rèn)真檢查試樣是否符合要求,包括：試樣表面的光潔度,有無試樣本身的或因制造加工造成的橫向或縱向裂紋,精確測量試樣的尺寸；③

按要求打好標(biāo)距,要輕劃以防造成新的人為表面缺口；④

夾持試樣時(shí)應(yīng)仔細(xì)地對心,以防產(chǎn)生附加應(yīng)力。一、拉伸試驗(yàn)12.拉伸試驗(yàn)操作中應(yīng)注意兩方面的問題及遵循的事項(xiàng)拉伸試驗(yàn)時(shí),為了獲得精確的結(jié)果,主要應(yīng)注意試樣和儀器兩個(gè)方面的問題：試驗(yàn)用儀器方面：①

根據(jù)試件大小以及預(yù)期的抗拉強(qiáng)度,調(diào)好試驗(yàn)機(jī)噸位；②

開機(jī)前調(diào)整指針零；③

用引伸儀畫出載荷-伸長曲線；④

試驗(yàn)時(shí)間要停機(jī)降溫冷彎試驗(yàn)021.適用于檢驗(yàn)鋼材承受規(guī)定彎曲角度的彎曲變形性能。2.原理：將一定形狀和尺寸的試樣置于彎曲裝置上，以規(guī)定直徑的彎心將試樣彎曲到所要求的角度后，卸除試驗(yàn)力檢查試樣承受變形性能。（1）試驗(yàn)設(shè)備：支輥式、V形模具、虎鉗式、翻板式（2）試樣：不得有劃痕和損傷（3）試驗(yàn)條件①試驗(yàn)應(yīng)在10℃～35℃下進(jìn)行，在控制條件下（對溫度要求嚴(yán)格的試驗(yàn)），試驗(yàn)在23℃±5℃下進(jìn)行。②應(yīng)在平衡壓力作用下，緩慢施加試驗(yàn)力。③彎心直徑必須符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，彎心寬度必須大于試樣的寬度或直徑。兩支輥間距不允許有變化。二、冷彎試驗(yàn)冷彎性能試驗(yàn)冷彎是評定鋼材塑性和工藝性能的重要依據(jù)冷彎性能試驗(yàn)冷彎是評定鋼材塑性和工藝性能的重要依據(jù)（4）冷彎試驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)①彎曲試驗(yàn)可在配備彎曲裝置的壓力機(jī)或萬能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。②使用最多的彎曲裝置是支輥式。要求支輥長度應(yīng)大于試樣的寬度或直徑，支輥半徑應(yīng)為1～10倍試樣厚度。③支輥應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度。④試驗(yàn)時(shí)先確定彎頭直徑，再確定彎頭角度。⑤試驗(yàn)時(shí)將試樣放在滿足以上條件的設(shè)備上緩慢加力，彎曲至規(guī)定的彎曲角度。⑥冷彎試驗(yàn)后，彎曲外測表面無裂紋、斷裂或起層，即判為合格。二、冷彎試驗(yàn)（5）鋼筋冷彎試驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容①本國家標(biāo)準(zhǔn)編號；②試樣標(biāo)識（材料牌號、符號、取樣方法）；③試樣的形狀和尺寸；④試驗(yàn)條件（彎曲壓頭直徑或彎心直徑、彎曲角度）；⑤試驗(yàn)結(jié)果二、冷彎試驗(yàn)鋼筋彎曲式樣記錄表式樣評定鋼材的性能03（1）屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和伸長率均應(yīng)符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的指標(biāo)。（2）在做拉力檢驗(yàn)的兩根試件中，如一根試件的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長率三個(gè)批標(biāo)中有一個(gè)指標(biāo)不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，即為拉力試驗(yàn)不合格，應(yīng)取雙倍試件重新測定；（3）在第二次拉力試驗(yàn)中，如仍有一個(gè)指標(biāo)不符合規(guī)定，不論這個(gè)指標(biāo)在第一次試驗(yàn)中是否合格，判定試驗(yàn)項(xiàng)目仍不合格，表示該批鋼筋為不合格品。屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和伸長率評定一、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和伸長率評定

①試件斷在標(biāo)距外(伸長率無效);

②操作不當(dāng),影響試驗(yàn)結(jié)果(如夾偏);

③試驗(yàn)記錄有誤或設(shè)備發(fā)生故障;

④出現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上縮頸以及肉眼或見的冶金缺陷注意試驗(yàn)結(jié)果無效一、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和伸長率評定第二次冷彎試驗(yàn)中，如仍有一根不合格，即判該批鋼筋為不合格品。（3）

反復(fù)彎曲試驗(yàn)評定彎曲次數(shù)達(dá)到或超過規(guī)定判為合格（4）做冷彎的兩根試件中，如有一根試件不合格，可取雙倍數(shù)量試件重新做冷彎試驗(yàn);（2）冷彎試驗(yàn)后，彎曲外側(cè)表面無裂紋、斷裂或起層、收縮，即判為合格。（1）二、冷彎試驗(yàn)評定①完好：試樣彎曲處的外表面金屬基體上無肉眼可見因彎曲變形