GBT228.1-2010 金属材料室温拉伸试验方法课件

• 包括：上屈服强度；下屈服强度；规定非比例延伸强度；规定 总延伸强度；规定残余延伸强度。
拉伸曲线
拉伸试验时测量的量是伸长和力，由这两个变量构成的关系 曲线（F-△L曲线）称为拉伸图，即拉伸曲线。
力—伸长曲线 F—ΔL曲线
应力—应变曲线 R—e曲线
拉伸曲线各变形阶段
应力
e c a b d f
• • • • • • 比例变形阶段(oa)； 弹性变形阶段(ob)； 微塑性应变阶段(bc)； 屈服塑性变形阶段(cd)； 应变硬化阶段(de)； 局部缩颈变形断裂阶段(ef)。
• 采用指针方法测定ReH和 ReL时，试验人员要注视试验机测力 表盘指针的指示，按照定义判定上屈服力和下屈服力； • 当指针首次回转前指示的最大力判定为FeH；
• 当指针首次停止转动保持恒定的力判定为FeL；
• 当指针出现多次回转，则不考虑第一次回转，而取其余这些 回转指示的最低力判定为FeL；
（一）ReH和ReL的测定
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1. 试验速率的选择
（1）A（应变速率控制的试验速率）： 可选用下面两个范围之一： 范围1： 范围2：
e eL=0.00007s-1，相对误差±20% e eL=0.00025s-1，相对误差±20%（推荐）
应力速率/MPa/s
（2）B（应力速率控制的试验速率）：
图解法：例1
初始瞬时效应 所谓初始瞬时效应是指从上 屈服强度向下屈服强度过渡 时发生的瞬时效应
•屈服前的第1个峰值应力判为上屈服强度，其后的峰值应力 比它小； •屈服阶段中如呈现两个或两个以上的谷值应力，舍弃第1个 谷值应力不计，取其余谷值应力中最小值判为下屈服强度；
（2）指针法（测定ReH和ReL）
4
重量偏差
5
两端平齐
GB50204
低碳钢热轧圆盘条的取样要求
序号
1 2
检验项目
重量偏差 力学
取样数 量 5个/批 1个/批
取样方法
两端平齐 GB 2975 不同根盘条 GB/T2975
试验方法
GB50204 GB/T 228
3
弯曲
2个/批
GB/T 232
冷轧带肋钢筋的取样要求
序号
1 2 3 4
检验项目
增加了资料性附录F考虑试验机刚度后估算的横梁位移速率方法。
一.拉伸试验力学参量
• 1、应力：每单位面积上承受的力。 • 2、工程应力：每单位原始横截面积上的力。表示为：
F S0
• 3、工程应变：瞬间长度与原始长度之差与原始长度比 值。 • △L-伸长 • L0-原始标距长度
L L0 L L0 L0
标定器 相对误差 ±0.3 ±0.6
四.拉伸试验
一）有关术语的定义
1.原始标距（Lo）：施力前的试样标距。
2.断后标距（Lu）：试样断裂后的标距。 3.平行长度（Lc）：试样两头部或两夹持部分（不带头试样）之间 平行部分的长度。 4. 伸长：试验期间任一时刻原始标距Lo的增量。 5.伸长率：原始标距的伸长与原始标距Lo之比的百分率。
下屈服强度ReL：
在屈服期间，不计初始瞬时效应时的最小应Байду номын сангаас。
上屈服强度 下屈服强度
屈服平台
• ReH和ReL的计算公式：
FeH ReH S0
FeL ReL S0
• 在正常试验条件下，由于下屈服强度ReL的数值较 为稳定，再现性较好，所以常将下屈服强度ReL选 作屈服强度指标。 • 在特别要求的情况下也可能测定上屈服强度。
• 如相关产品标准没有具体规定，可采用实测尺寸或用称重 法测定原始横截面积。
4 原始横截面积测定误差要求
• 圆形横截面试样：原始直径测量允许误差不超过±0.5%。
• 其他横截面形状的试样：原始横截面积测量误差不超过
±1%。 • 称重方法：接近±1%以内。
5 其他相关尺寸测量要求
原始标距： ±1%
断后标距： ±0.25mm 断后最小横截面积： ±2%
最大力时原始标距的总延伸（弹性延伸加塑性延伸）与引伸计
标距e之比的百分率。 5.最大力塑性延伸率（Ag） ：
最大力时原始标距的塑性延伸与引伸计标距Le之比的百分率。
6.断裂总伸长率（At）： 断裂时刻原始标距的总延伸（弹性延伸加塑性延伸）与引伸计 标距Le之比的百分率。
A—断后伸长率 Ag —最大力塑性延伸率 Agt —最大力总延伸率
1. 引伸计标距（Le）：
用引伸计测量试样时所使用试样平行长度部分的长度。 2. 延伸：试验期间任一给定时刻引伸计标距Le的增量。 3. 屈服点延伸率（Ae）： 呈现明显屈服（不连续屈服）现象的金属材料，屈服开始 至均匀加工硬化开始之间引伸计标距的延伸与引伸计标距Le 之比的百分率。
4.最大力总延伸率（Agt）：
• 当k＝5.65时： • 当k＝11.3时：
πd 2 L 0 k S 0 5.65 5d 4
πd 2 L 0 k S 0 11 .3 10d 4
三. 拉伸试验前的准备
1.试样尺寸的测量 • 测量计算试样的原始横截面积。 • 圆形截面试样（新规定）： 在标距两端及中间三处横截面上相互垂直两个方向测量直 径，以各处两个方向测量的直径的算术平均值计算横截面 积;
试验速率 • 横梁位移速率，mm/min
• 未考虑机器弹性柔度，很少使用
• 应力速率，N/mm2s-1
• 液压试验机(工程应用较多）
• 应变速率，mm/mm s-1或s-1
• 衡量试样变形快慢最本质的方式
关于ReH， ReL， Rp
屈服强度：
当金属材料出现屈服现象时，在试验期间达到塑性变形发生 而力不增加的应力点。应区分上屈服强度和下屈服强度。 上屈服强度ReH： 试样发生屈服而首次下降前的最大应力。
2）螺纹钢筋试样的原始横截面积
• 螺纹钢筋的产品标准大多数都规定试样采用 • “标称原始横截面积”，
• 或按“标称原始直径”，
• 计算原始横截面积。 • 采用公称尺寸：标准/协议许可
3）光滑钢筋试样的原始横截面积
• 如相关产品标准规定采用“标称横截面积”或“标称直径”
计算原始横截面积，应按其执行。
GB/T
228.1-2010与GB/T 228-2002主要区别:
增加了方法A应变速率控制方法； 修改了试验结果的数值修约方法； 将原始横截面积的最小值改为平均值； 符号变更； 增加了对于上、下屈服强度位置判定的基本原则； 增加了拉伸试验测量不确定度的评定方法；
增加了资料性附录A计算机控制拉伸试验机使用时的建议；
Rm，Agt，Ag，At，A
2
• 测定其他具有较大延伸率的性能，例如抗拉强度、最大力 总延伸率和最大力非比例延伸率、断裂总伸长率，以及断 后伸长率，应使用不劣于2级准确度的引伸计。 测试项目 级别
ReL，ReH，Rp，Rt，Rr，Ae
Rm，Agt，Ag，At，A
1
2
引伸计级别 分辨力 1 2 • 引伸计应定期检定。 • 日常试验要经常标定 0.5 1.0
拉伸试验 弯曲试验 反复弯曲试 验 重量偏差
取样数量
1个/盘 2个/批 2个/批 1个/盘
取样方法
试验方法
GB/T228
在每（任） 盘中随机 切取
GB/T 232 GB/T 238 GB13788
原料盘
不经机加工试样
二）按L0与S0的关系分类
• 比例试样： • • 拉伸试样的原始标距与原始横截面积的平方根的比值k为常 数，这样的拉伸试样称为比例试样。 k=5.65的试样称为短比例试样，其断后伸长率为A
6.断后伸长率（A）：断后标距的残余伸长（Lu-Lo）与原始标距Lo
之比的百分率。 注：对于比例试样，若原始标距不为5.65So1/2（So为试样平行长度的 横截面积），符号A 应附以下角标说明所使用的比例系数，例如， A11.3表示原始标距为11.3So1/2的断后伸长率。
与（引伸计）有关术语的定义
1）称重法测定试样原始横截面积
• 试样应平直，两端面垂直于试样轴线。测量试样长度Lt，准 确到±0.5%； • 称试样质量m，准确到±0.5%； • 测出或查出材料密度ρ ，准确到三位有效数字。按下式计 算原始截面积：
m S 1000 0 L t
• 注：称重方法仅适用于具有恒定横截面的试样。
《金属材料的室温拉伸试验》
GB/T 228.1-2010国家标准介绍 （简本）
东南大学交通学院 桥梁研究所 钱培舒 2013.3
东南大学 南京市四牌楼二号
单向静拉伸试验 在试样两端缓慢地施加载荷，使试样的工作部分受轴向拉力 ，引起试样沿轴向伸长，直至拉断为止。 单向静拉伸试验的种类： 室温拉伸试验（ GB/T 高温拉伸试验 低温拉伸试验 液氦温度拉伸试验 228.1-2010)
应变
0
二.拉伸试样
一）试样的形状和尺寸
• 试样的形状与尺寸取决于要金属产品的形状与尺寸。
• 需要加工制样：压制坯、铸锭、无恒定截面的产品 • 不需加工制样：有恒定横截面的型材、棒材、线材 铸造试样（铸铁和铸造非铁合金） • 横截面的形状：圆形、矩形、多边形、环形，其他形状
经过机加工的试样
经过拉伸试验的试样
三.拉伸试验设备
• 试验机应按照GB/T16825进行检验，并应为1级或优于1级准确度。 • 引伸计的准确度级别应符合GB/T12160的要求。 • 测定上屈服强度、下屈服强度、屈服点延伸率、规定塑性延伸强 度、规定总延伸强度、规定残余延伸强度，以及规定残余延伸强 度的验证试验，应使用不劣于1级准确度的引伸计； 测试项目 ReL，ReH，Rp，Rt，Rr，Ae 级别 1
•
•
k=11.3的试样称为长比例试样，其断后伸长率为A11.3
试验时，一般优先选用短比例试样，但要保证原始标距不小 于15mm，否则，建议选用长比例试样或其他类型试样。
• 非比例试样：它的标距与试样截面不存在比例关系，称为非比 例试样。
圆形截面的比例试样L0与d0的关系
• 对圆形试样，S0＝ d2 /4
拉伸力学性能
• 所谓拉伸力学性能实质为拉伸应力-应变曲线各变形阶段 的特征点对应的特征应力和应变值。 包括:比例极限；弹性极限；拉伸弹性模量；泊松比。 金属材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系， 符合胡克定律，即 σ= Eε，其比例系数E称为弹性模量。
• 1、弹性性能 • •
• 2、塑性性能 • 1）屈服强度：
At—断裂总延伸率
e —延伸率 mE—应力-延伸率曲线
上弹性部分的斜率
R —应力 Rm —抗拉强度 Δe —平台范围
三）几种常见材料的应力-应变曲线
四）拉伸试验要求
1. 设定试验力零点：试验两端被夹之前，应设定力测量系
统的零点。
2. 试验的夹持方法：使用楔形夹头、螺纹夹头等合适的夹 具夹持，并确保试样和夹具对中。 3. • • 选择合适的试验速率测试各种拉伸性能： A.应变速率（包括横梁位移速率） B.应力速率
如仅测定上屈服强度，试验速率应恒定并保持在下表的规定范围内。
材料弹性模量E/MPa <150000 ≥150000
最小
2 6
最大
20 60
•
如仅测定下屈服强度，在试样平行长度的屈服期间应变速率应在 0.00025/s～0.0025/s之间，并尽可能保持恒定。
2. 试验方法的选择 （1）图解法
• 引伸计标距应≥1/2L0。引伸计不劣于1级 • 记录力－延伸曲线数据，直至超过屈服阶段 • 判定原则： – 屈服前的第一个峰值力为上屈服力，不管其后的峰值力 比它大或小。 – 屈服阶段中如呈现两个或两个以上的谷值力，舍去第一 个谷值力，取其余谷值力中之最小者判为下屈服力。如 只呈现一个下降谷值力，此谷值力判为下屈服力。 – 正确的判定结果应是下屈服力必定低于上屈服力。
热轧钢筋的外形
光圆钢筋
螺纹钢筋
人字纹钢筋
月牙纹钢筋
热轧钢筋的取样要求
序号 1 2 3 检验项目 化学成分 （熔炼分析） 力学 弯曲 取样数量 1 2 2 取样方法 试验方法
GB/T 223 GB/T 20066 GB/T 4336 任选两根钢 筋切取 任选两根钢 筋切取 GB/T 228 GB/T 232
取三处测得横截面积的平均值作为试样原始横截面积。
即：两端和中间三点六次测量直径，计算原始横截面积
3. 测量部位和方法
• 附录B、D规定：如果试样的公差满足标准要求，原始横截面
积可以用名义值，而不必通过实际测量再计算。
• 宜在试样平行长度中心区域以足够的点数测量试样的相关尺寸。 • 原始横截面积S0是平均横截面积，应根据测量的尺寸计算。 2002版规定为S0是最小横截面积。 • 计算原始横截面积时，需要至少保留四位有效数字或小数点后 两位，取其较精确者，π至少取4位有效数字。