力学性能试样培训

一 试样的一般要求
1.取样部位
表1
尺寸
45号钢取样部位对拉伸性能的影响
d=45mm 中心 1/4 702 10.2 d=50mm 中心 1/4 801 8.0 d=60mm 中心 1/4 603 25.7
d=40mm 中心 1/4 671 24.2
部位
Rm/MPa A/%
649 26.0
679 12.8
• •
苏洪英
2013 年 10 月 2013年04月
目录
一 二 三 四 五 试样的一般要求 拉伸试样 反复弯曲试样 硬度试样 冲击试样
目录
六 七 八 九
十 金属管压扁试样 弯曲试样 断裂力学及疲劳试样 NDT试样 DWTT试样
一 试样的一般要求
试样是力学性能试验的试验对象的一部分。通过
对试样的试验来获得评定冶金产品的力学性能数据，
二
表D.1 圆形横截面比例试样
d0 25 20 k=5.65
拉伸试样
单位为毫米
k=11.3
r
≥0.75d0
L0
5d0
Lc
≥L0+d0/2 仲裁试验 Lc=L0+2d0
试样 编号
R1 R2
L0
10d0
Lc
≥L0+d0/2 仲裁试验 Lc=L0+2d0
试样 编号
R01 R02
15
10 8
R3
R4 R5
厚度和直径 ≤4 ＞4～10 ＞10～20 ＞20～35 ＞35 单位为毫米 加工余量 4 厚度和直径 10 15 20
二
1.拉伸试样形状与尺寸的一般要求
拉伸试样
试样横截面可以为圆形、矩形、多边形、环形，特殊情 况下可以为某些其他形状。 试样原始标距和原始横截面积有 L0 k S 0 关系者称为 比例试样。国际上试用的比例系数k的值为5.65。原始标距 不小于15mm。当试样横截面积太小，以致采用比例系数k 为5.65的值不能符合这一最小标距要求时，可以采用较高的 值（优先采用11.3的值）或采用非比例试样。非比例试样其 原始标距与原始面积无关。
a0=8.12mm,b0=30.02mm，则 L0 5.65 a0 b0 5.65 8.12 30.02 88.2mm 修约为90mm。
二
拉伸试样
2.厚度0.1mm～<3mm薄板和薄带使用的试样类型
试样的形状
试样的夹持头部一般应比其平行长度部分宽。试样 头部与平行长度之间应有过渡半经至少为20mm的过渡 弧相连接。头部宽度应≥1.2b0。 通过协议，也可以使用不带头试样，对于这类试样， 两夹头间的自由长度应等于L0+3b0。对于宽度等于或小 于20mm的产品，试样宽度可以相同于产品的宽度。
一 试样的一般要求
2.取样方向
表2
方向
取样方向对拉伸性能的影响
状态 P-F P-F（H） P-F P-F（H）
Rm/MPa
476 442 431 414
ReL/MPa
306 295 278 278
Z/%
56 68 12 30
平行轧制 方向
垂直轧制 方向
一 试样的一般要求
3.取样数量
为得到有用的试验结果，对于具体试验，最小 试验数量应规定。但这个问题不容易解决。因为试 验类型不同，试验条件引起的试验结果分散和材料 本身的变化都影响个别试验结果的准确性。目前一 般的做法是：根据要进行的试验类型、产品和材料 的性能的主要用途、性能的分散性以及经济因素确 定最小试验数目。对于生产检验和验收试验的拉伸 性能，一般是一批做一个试验。
Lc
L0
Lc
试样 编号 P07
≥L0+1.5 5.65 S0 仲裁试验 L0+2 S 0
S0
S0 P9 11.3 S 0 仲裁试验： L0+2 S 0 P10
P11
P8
≥L0+1.5
P08 P09 P010 P011
注：如相关产品标准无具体规定，优先采用比例系数k=5.65的比例试样。
表D.3 矩形横截面非比例试样
S8
机加工的横向矩形横截面试样，管壁厚度小于3mm 时，采用表B.1或B.2规定的试样尺寸；管壁厚度大于或 等于3mm时，采用表D.2或D.3规定的试样尺寸。 管壁厚度机加工的纵向圆形横截面试样应采用表D.1 规定的试样尺寸。相关产品标准应根据管壁厚度规定机 加工的纵向圆形横截面试样。如无具体规定，根据表E.3 选定试样。
1.取样部位
由于金属材料在冷变形或热变形的加工过程中， 变形量不会处处均匀，而变形时金属沿主变形方向 流动。加工成材之前的原锭坯内部会有各类缺陷， 在加工变形时，缺陷的分布不均匀以及因热处理条 件的差异，成材后的金属组织也存在不均匀。此外 还有其他诸多工艺变动因素，使得名义上相同的一 批，甚至同一产品的不同部位其力学性能出现差异。 正因如此，在不同部位取样试验，其结果必然不同。 表1为45号钢取样部位对拉伸性能的影响结果。
图A6 在六角钢上切取拉伸样坯的位置
图A7 在六角钢上切取冲击样坯的位置
W 代 表 宽 度
t 代 表 厚 度
图A8 在矩形截面条钢上切取拉伸样坯的位置
图A9 在矩形截面条钢上切取冲击样坯的位置
图A10 在钢板上切取拉伸样坯的位置
图A11 在钢板上切取冲击样坯的位置
L 代 表 纵 向 取 样 T 代 表 横 向 取 样
图A12 在钢管上切取拉伸及弯曲样坯的位置
图A13 在钢管上切取冲击样坯的位置
图A14 在方形钢管上切取拉伸及弯曲样坯的位置
图A15 在方形钢管上切取拉伸及弯曲样坯的位置
一 试样的一般要求
2.取样方向
冶金产品在生产制造过程中一般通过压力加工 使产品具有一定形状的横截面。在制造时，材料的 金属晶粒沿主变形方向流动，晶粒被变形拉长，而 且夹杂也沿变形方向排列，这就形成所谓的金属纤 维，由此造成性能各向异性。此外冷加工成形的制 品，会形成织构和残余应力，这也是造成性能各向 异性的原因之一。表2是板材沿轧制方向和垂直于 轧制方向取样拉伸试验的结果。
确保所有切割面距离试样的表面至少8 mm以上。平行于焊件或试 件的原始表面的切割，不应采用热切割方法。
其他金属材料：不得采用剪切方法和热切割方法，只能采用机
械加工方法(如锯或铣、磨等)。
样原始标距的标记与最接近的夹头间的距离不小于1.5 S 0
表E.1 纵向弧形试样
K=5.65
D0
30～ 50 ＞ 50～ 70
单位为毫米
K=11.3
试样 编号
b0
10
15
a0
r
L0
Lc
L0
Lc
试样 编号
S1
S2 原 壁 厚
S01
S02
＞ 70 ～ 100
＞ 100～ 200 ＞200
20/19
≥12
表E.3 管壁厚度机加工的纵向圆形横截面试样 管壁厚度a0/mm
8～13 ＞13～16
采用试样
R7 R5
＞16
R4
二
6、焊接拉伸试样 取样
拉伸试样
取样所采用的机械加工方法或热加工方法不得对试样性能产
生影响。
钢：厚度超过8mm时，不得采用剪切方法。当采用热切割或可能
影响切割面性能的其他切割方法从焊件或试件上截取试样时，应
R03
R04 R05
6
5 3
R6
R7 R8
R06
R07 R08
注 1. 如相关产品标准无具体规定，优先采用R2、R4、R7试样。 2. 试样的总长度取决于夹持方法，原则上Lt>Lc+4d0
表D.2
b0 r
矩形横截面比例试样
k=5.65 试样 编号 P7
单位为毫米
k=11.3
L0
12.5 15 20 25 30 ≥12
二
拉伸试样
3、厚度≥3mm板材和扁材以及直径或厚度≥4mm 线材、棒材和型材使用的试样类型
不经机加工试样的平行长度 试验机两夹头间的自由长度应足够，以使试样原始 标距的标记与最接近夹头间的距离不小于 S 0
机加工试样的平行长度 圆形横截面试样： Lc≥L0+d0/2。 矩形横截面试样： Lc≥L0+1.5 S 0 仲裁试验： Lc=L0+2d0或L0+2 S 0
±0.05 ±0.10
0.04
0.06 0.12
＞30～50
±0.15
0.15
二
拉伸试样
4、直径或厚度小于4mm线材、棒材和型材使 用的试样类型
通常不经机加工，原始标距为200mm±2mm和100mm ±1mm。试验机两夹头间的自由长度应至少为L0+3b0或 L0+3d0，最小值为L0+20mm。 如不测定断后伸长率，两夹头间的最小自由长度可以为 50mm。 表C.1 非比例试样
二
拉伸试样
2.厚度0.1mm～<3mm薄板和薄带使用的试样类型
试样的尺寸
平行长度应不小于L0+b0/2。仲裁试验，平行长度 应为L0+2b0。
对于宽度等于或小于20mm的不带头试样，除非产
品标准中另有规定，原始标距应等于50mm。
其余
表B.1 矩形横截面比例试样
k=5.65 b0 r Lc L0 带头 不带头 试样 编号 P1 ≥L0+b0/2 仲裁试验 L0+3b0 L0+2b0 P2 P3 P4 L0
图1
单位为毫米
k=11.3 Lc 带头 不带头 Lc P01 ≥L0+b0/2 仲裁试验 L0+3b0 L0+2b0 P02 P03 P04
10 12.5 15 20 ≥20
5.65 S0
≥15
11.3 S0
≥15
二
表B.2 矩形横截面非比例试样
Lc b0 r L0
拉伸试样
单位为毫米
试样编号
带头
12.5 20 25 ≥20 50 80 50 75 120 100
进而评定产品的质量。事实上不可能将一批产品都取 作试样进行试验以评定产品质量，只能抽取部分产品 作为试样。因此，试样的真正意义在于它能代表其所 在的一批产品的质量。正确取样是准确评定产品性能 的重要一环。取样部位、取样方向和取样数量是取样 三要素。这些要素中每一个都对试样力学性能试验结 果有影响。
一 试样的一般要求
5.65 S 0
≥ L0 +1.5
Hale Waihona Puke Baidu
S3 S 0 /S4
S5
11.3 S 0
≥ L0 +1.5
S 0S03
25
仲裁试验：
仲裁试验：
L0 +2 S 0
S6
L0 +2 S 0
38
表E.2
L0 /mm
管段试样
Lc/mm 试样编号 S7
5.65 S 0
50
≥ L0 +D0/2 仲裁试验： L0 +2D0
≥100
不带头
87.5 140 120 P5 P6 P7
二
表B.3
试样名义宽度
12.5 20 25
拉伸试样
单位为毫米
试样宽度公差
尺寸公差
±0.05 ±0.10 ±0.10
形状公差
0.06 0.12 0.12
二
拉伸试样
3、厚度≥3mm板材和扁材以及直径或厚度≥4mm 线材、棒材和型材使用的试样类型
圆形横截面试样：r≥0.75d0 矩形横截面试样：r≥12mm 矩形横截面试样推荐其宽厚比不超过8：1。机加工 的圆形横截面其平行长度的直径一般不小于3mm。 如相关产品标准有规定，型材、线材、棒材等可 以采用不经机加工的试样机加工的试样进行试验。
b0/mm r/mm L0/mm Lc/mm 试样编号
12.5 20
25 38 40 ≥20
50 80
50 50 200 ≥L0+1.5 S 0 仲裁试验：L0+2 S 0
P12 P13
P14 P15 P16
表D.4
名称 机加工的圆形 横截面直径和四 面机加工的矩形 横截面试样横向 尺寸
试样横向尺寸公差
785 6.2
584 27.1
GB/T 2975-1998《钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备》
图A1 在型钢腿部宽度方向切取样坯的位置
图A2 在型钢腿部厚度方向切取拉伸样坯的位置
图A3 在型钢腿部厚度方向切取冲击样坯的位置
图A4 在圆钢上切取拉伸样坯的位置
图A5 在圆钢上切取冲击样坯的位置
d0或a0/mm ≤4 L0/mm 100 200 Lc/mm ≥120 ≥220 试样编号 R9 R10
二
拉伸试样
5、管材使用的试样类型
分为全壁厚纵向弧形试样、管段试样、全壁厚横向试 样，或从管壁厚机加工的圆形横截面试样。
通过协议，可采用不带头的纵向弧形试样和不带头的
横向试样。仲裁试验采用带头试样。 不带头的试样，两夹头间的自由长度应足够，以使试
尺寸公差 ±0.02 ±0.03 ±0.05 ±0.10 ±0.02
单位为毫米
标称横向尺寸 ≥3 ～ 6 ＞6～10 ＞10～18 ＞18～30 ≥3 ～ 6
形状公差 0.03 0.04 0.04 0.05 0.03
相对两面机加工 的矩形横截面试 样横向尺寸
＞6～10
＞10～18 ＞18～30
±0.03
一 试样的一般要求
4.样坯加工余量的选择
用烧割法切取样坯时，从样坯切割线至试样的 边缘必须保留有足够的加工余量。一般不小于钢产 品的厚度和直径，但最小不得小于20mm。对于厚度 和直径大于60mm的钢产品，其加工余量可根据供需 双方协议适当减少。
一 试样的一般要求
4.样坯加工余量的选择
表3 冷剪样坯加工余量