金属蠕变试验程序

金属蠕变试验程序

1 范围

1.1 本程序适用于外贸产品用金属材料在恒定拉伸负荷及一定温度下测定作为时间函数的变形量的测量方法（蠕变试验）。本程序也包括对试验设备的基本要求。

2 参考资料

2.1 ASTM标准：

E4 试验机的校准方法

E6 力学试验方法相关术语标准定义

E83 引伸计的校验和分级标准方法

E139金属材料的蠕变、蠕变—断裂和持久强度试验的推荐标准试验方法

E1012 试样在拉伸载荷下校正同轴度的方法

2.2 其它标准：

GB/T 2039 金属拉伸蠕变及持久试验方

3 术语

3.1 定义

在ASTM E6定义的第E节中给出与蠕变试验相关的定义和术语。与力学性能试验方法相关的术语，适用于本程序中使用的术语。仅用于本程序的特定术语，按下面规定的意义使用。

3.2 术语

3.2.1 轴向应变－指离试样轴线等距离处在两相对侧面测量的变形平均值。

3.2.2 弯曲应变－是试样表面应变与轴向应变之差。通常它围绕着沿试样平行距部分而逐点发生改变。

3.2.2.1 最大弯曲应变－是试样平行距部分内弯曲应变的最大值。它可根据在两个不同纵向位置从三个圆周部位测出的应变值计算出来。

3.2.3 蠕变－指在施加一个保持恒定的负荷以后发生的与时间有关的应变。

3.2.4 蠕变试验的目的：在通常低于试验期间引起断裂的应力下测量所产生的蠕变和蠕变速度，因为最大的变形量只有百分之几，因此需要灵敏的引伸计。

4 设备

4.1 试验机

4.1.1 试验机的准确度应在ASTM E4“试验机的校准方法”中规定的允许范围内，并按照周期要求每年进行一次检定。

4.1.2 应注意保证负荷尽可能沿轴线施加于试样上。要得到完全的轴向对中是困难的，特别是当拉杆和引伸杆穿过炉子端部填料的情况下，但是，试验机和夹具应能对精确加工的试样加荷，从而使最大弯曲应变不超过轴向应变的10％，这是根据试验机所检定的最低负荷和零负荷时的应变读数计算的。

注1——这一要求是为了限制试验设备引起试验期间发生过大的弯曲。据认为，即使采用检定合格的设备，

由于试样装卡不紧而发生方向改变、个别试样缺乏对称性、来自于炉子填料和热电偶丝的侧向力等等。也都可能使各次试验产生不同百分数的弯曲应变，目前可得到的一些数据表明，除特殊情况外，弯曲应变对试验结果的影响不足以需要对每个进行试验的试样测量弯曲应变。

4.1.2.1 当对脆性材料作试验时，即使是10％的弯曲应变，也会引起比改善同轴度时所能获得的强度要低。在此情况下，可以明确规定对作试验的试样进行弯曲应变的测量，并且把允许的幅度限定在较小的数值内。

4.1.2.2 通常，设备在高温下测定最大弯曲应变是不容易实现的。试验设备可以在室温下测量同轴度来加以检定。测量设备的同轴度时，试样的形状应同高温试验时用的相同。试样的同轴度应当尽量接近满意的程度，整个平行距部分仅允许发生弹性变形，这个要求可能需用不同的高温试验时所用的材料。

4.1.2.3 试验方法ASTM E1012或等效试验方法可以利用围绕圆形横截面试样的试验部分等距离处放置四个电阻应变仪测量每个纵向位置的应变。

4.1.2.4 应在室温下于安装好的试验机、拉杆和夹具上在试验前进行同轴度测量。夹具和拉杆在高温反复使用中会氧化、翘曲和蠕变。这可能导致弯曲应力的增加。因此，夹具和拉杆应定期的做轴向性重复试验，必要时应重新加工。

4.1.3 试验机应配有调整试样伸长的装置以使负荷保持在4.1.1规定的范围内。试样的伸长不应使加荷系统产生超过4.1.2规定范围的加荷偏心度。调整机构应避免引入震动负荷以及由于加荷系统的摩擦或惯性而产生的过载或对试样施加的扭矩。

4.1.4 试验机的安装应保证不受外界引起的震动载荷冲击的影响。应有措施保证当一个试样断裂时，传递至邻近的试验机和试样的冲击减至最小。

4.2 加热装置

4.2.1 加热试样的装置和方法应能满足9.3.4中规定要求所需的温度控制，加荷后每24小时内人工调节不超过一次。

4.2.2 应在大气压的空气中用电阻炉或辐射炉加热试样，除非事先有协议规定在其它介质中加热。

注2—试样试验时介质对试验结果有很大影响，虽然其它因素也可能影响试验结果，但性能受到试验过程中氧化或腐蚀的影响特别明显。

4.3 温度测量装置

4.3.1 测量温度的方法必须足够灵敏和可靠，以保证试样温度位于9.3.4规定的范围内。4.3.2 应使用与电位差计或毫伏计相连接的热电偶测量温度。

注3—这种测量有两种误差：热电偶校验误差和仪器测量误差首先引起准确测温的误差；其次，热电偶和测量仪器可能随时间而变化。用热电偶测温通常遇到的误差包括：检定误差及使用中由于污染或变质而引起的检定值的漂移、导线误差、固定在试样上的方法、直接热辐射到热接点以及沿热电偶线的热传导等而引起的误差。

4.3.3 应当用检定好的热电偶进行温度测量，对于贱金属热电偶，应从每批热电偶丝中取代表性的热电偶进行检定。除暴露在较低温度下的以外，贱金属热电偶再次使用时会产生误差，除非初次使用时插入深度和温度梯度重复出现。因此，贱金属热电偶应当用有代表性的热电偶进行检定，而不应检定实际测量试样温度的热电偶。在热区使用过的热电偶丝不剪断并重新焊接的贱金属热电偶不应重新使用。在较低温度下使用之后，如不采取以上措施，任何再次使用的贱金属热电偶都应附上重新检定的数据以表明热电偶没有过度的受到使用条件的影响。

4.3.3.1 贵金属热电偶由于污染等原因也会产生误差，因此应定期（半年）检定。在高温下使用时，应注意使热电偶保持清洁。

4.3.3.2 使用过程中测量热电偶检定值的漂移是困难的，当试验过程中漂移成为一个问题