力学性能试验

力学性能试验

第二章力学性能试验取样基本知识（P18）

第一节试样类型及取样原则（P18）

一、取样依据：GB/T 2975-1998《钢及钢产品力学性能试验取样位置

及试样制备》

二、取样原则：

1、取样对力学性能试验结果的影响；

三要素：

取样部位：

1）加工过程中变形量各处不均匀

2）材料内部各种缺陷分布和金属组织不均匀

取样方向：

材料在加工过程中金属是沿晶粒主加工变形方向流动，晶粒被拉长并排成行，夹杂也沿主加工变形方向排列，因此材料性能各向异性。

例如：纵向试样（试样纵向轴线与主加工方向平行）和横向试样

（试样纵向轴线与主加工方向垂直）有较大差异：薄板材纵向试样抗拉强度，下屈服强度都高于横向试样，断面收缩率更是远远大于横向试样。

取样数量：

1）某些力学性能指标对试验条件和材料本身的特性十分敏感，单个试样结果不足以为信，应采用最小的取样数量；

2）试验结果的分散性及经济因素

2、样品的代表性；

一般性规定：GB/T 2975-1998

专门的规定：

产品材料标准和协议：①材料的平均性能；②取样方便；

一般取其最危险、最薄弱的部位，因为最薄弱、最危险处的力学性能决定了产品的性能；此外受力状态与零部件的受力状态相一致；

三、力学性能试验的试样类型：

1、从原材料上直接取样：

2、从产品（结构或零部件）的一定部位上取样；

3、把实物作为样品。

四、样坯切取方法：无论用什麽方法都应遵循以下原则：

（1）应在外观及尺寸合格的材料上取样，试料应有足够的尺寸，以保证机加工出足够的试样进行规定的试验及复验；

（2）取样时，应对样坯和试样做出不影响其性能的标记，以保证始终能识别取样的位置和方向；

（3）取样的方向应按材料标准规定或双方协议执行；

（4）切取样坯时，应防止因过热、过冷、加工硬化而影响其力学性能及工艺性能。

如果过热了怎么办？比如，采用火焰切割法取样时，由于材料是在火焰喷嘴下熔化而使样坯从整体上分离出来，在熔化区域附近，材料承受了一个从熔化到相变点（723℃）以下温度变化区域，这一局部的高温将会引起材料性能的很大变化，所以切割样坯（样坯切割线至试样边缘）必须留有足够的切割余量。这一余量的规定为：一般应不

小于钢材的厚度或直径，但最小不得少于20mm，对厚度或直径大于60mm的钢材，切割余量可根据供需双方协议适当减少。

如果过冷了怎么办？比如，采用冷剪法切取样坯时，冷剪边缘会产生塑性变形，厚度或直径越大，塑性变形的范围也越大，所以切割样坯也应留有足够的剪割余量：

表2-1 冷剪样坯所留加工余量

五、试料状态，按材料标准规定，取样分为：

1、交货状态取样：从产品成型和热处理完成之后取样，但虽然在热处

理之前取样，但试料应在与交货产品相同的条件下进行热处理。

此时如需要矫直试料，应在冷状态下进行。

2、标准状态取样：按产品标准或订货单规定的生产阶段取样。如必

须对试料矫直，可在热处理之前进行热加工或冷加工，热加工的温度应低于最终热处理温度。

第二节金属材料试样轴线

一、问题的提起：

1、各向异性

2、材料的在加工过程中的晶粒流向

3、标准GB/T20832-2007《金属材料试样轴线相对于产品结构的标识》X——主要变形方向；Y——最小变形方向；Z——为X—Y平面的垂直方向。

二、无缺口试样的标识

三、缺口（或预裂纹）试样的标识

注意：铸件没有晶粒流动方向，应在零件图上明确标出试样的位置和

取向，在试验结果中不做试样的取向标识。

第三节钢材的取样位置

要求：

W—材料的宽度；r—材料的半径

t—材料的厚度(对型钢为腿部的厚度，对钢管、环、筒为壁的厚度)；T—横向试样或切向试样(试样的纵向轴线与主加工方向垂直)；R—材料的半径(对多边形条钢为内切圆半径)；

d—材料的直径(对多边形条钢为内切圆直径)；

L—纵向试样（试样的纵向轴线与主加工方向平行）或对角线长度或试料的长度；

1）应在钢产品表面切取弯曲样坯，弯曲试样应至少保留一个表面，当机加工和试验能力允许时，应制备全截面或全厚度弯曲试样。

2）在型钢、条钢、钢板及钢管上切取冲击样坯时，应在一侧保留一个表面，冲击试样缺口轴线应垂直于该表面层，如图1所示；

3）当要求取一个以上试样时，可在规定的相邻位置取样。

一、型钢取样位置

1)对型钢（L型钢、槽钢、T型钢、工字钢、乙字钢等），应在腿长1/3处切取拉伸、弯曲和冲击样坯，但对于腿部有斜度的型钢（如工字钢、槽钢），应在腰部1/4处取样（经协商也可在腿部取样），如图2；

图2在型钢腿部宽度方向切取样坯的位置

2)型钢中切取拉伸样坯，应尽可能取腿部全厚度样坯，如试验机能力不够时，则在其样坯中心线厚度1/4或距底部12.5mm处取样，取两

者数字较大者。见图3；

（a）t≤50mm (b)t≤50mm

（c）t>50mm

图3在型钢腿部厚度方向切取拉伸样坯的位置；

型钢中冲击样坯的方向见图4。

图4 在型钢腿部厚度方向切取冲击样坯的位置

二、条钢

条钢包括圆钢、六角钢和矩形截面钢。条钢取拉伸样坯时，如试验机能力允许时，应尽可能取全截面做拉伸试验，如试验机能力不够时，圆钢按图5和图6取样；六角钢按图7和图8；矩形截面钢按图9和图10取样；

三、钢板

对于钢板，应在宽度的1/4处切取拉伸、冲击和弯曲样坯，见图11和图12；