金屬材料試驗機室溫的試驗報告
來源：發布時間：2021-06-18 15:55:08點擊率：
1，引言
國家標準GB/T228-2002《金屬材料試驗機室溫拉伸試驗方法》已于2002年頒布實施。這一新國家標準是合并修訂國家標準GB/T228-1987《金屬拉伸試驗機方法》、GB/T3076-1982《金屬薄板（帶）拉伸試驗方法》和GB/T6397-1986《金屬拉伸試驗試樣》三個標準為一個標準，它等效采用了國際標準ISO6892：1998《金屬材料室溫拉伸試驗》，也是GB/T228第三次修訂。GB/T228-2002包括的技術內容和要求與原三個標準有較大的不同，尤其在性能名稱和符號、抗拉強度定義、試驗速率、性能結果數值的修約方面變動較大。而且，新標準中增加了引用標準和關于試驗方法準確度方面闡述的內容。為了更好地貫徹實施GB/T228-2002，將該標準的要點和實施中需注意之點說明如下。
2，GB/T228-2002標準的適用范圍
標準適用于金屬材料試驗機材料（包括黑色和有色金屬材料，但不包括金屬構件和零件）室溫拉伸性能的測定，試樣或產品的橫截面尺寸≮0.1mm。對于小橫截面尺寸的金屬產品，例如金屬箔、超細絲和毛細管等的拉伸試驗機需要雙方協議。其原因在于：①橫截面小的產品，按照標準中建議的量具分辨力要求不能滿足附錄A和附錄C規定橫截面測定準確度在±1%和±2%以內的要求。②試樣標距采用常規的劃細線、打小沖點等方法進行標記不可行。③常用的引伸計不適用于此類型產品試樣的試驗。試樣的夾持方法需要特殊夾頭等。
3，室溫的溫度范圍
標準中規定室溫的溫度范圍為10-35℃，超出這一范圍不屬于室溫。對于材料在這一溫度范圍內性能對溫度敏感而采用更嚴格的溫度范圍試驗時，應采用23±5℃的控制溫度。上述10-35℃的溫度范圍實質是指容許的試樣溫度范圍，只要試樣的溫度是在這規定的室溫范圍內便符合標準要求。
4，標準中的引用標準
標準中的第二章引用了6個國家標準，即：
GB/T2975-1998鋼及鋼產品 力學性能試驗取樣位置和試樣制備（eqv ISO377：1997）
GB/T8170-1987數值修約規則
GB/T12160-2002單軸試驗用引伸計的標定（idt ISO9513：1999）
GB/T16825-1997拉力試驗機的實驗（idt ISO7500—1：1986）
GB/T17600.1—1998鋼的伸長率換算 第1部分：碳素鋼和低合金鋼（eqv ISO2566—1：1984）
GB/T17600.2—1998鋼的伸長率換算 第2部分：奧氏體鋼（eqv ISO2566—2：1984）
標準中通過注日期引用的這6個國家標準是構成GB/T228—2002標準本身不可缺少的部分，應遵照被引用的6個標準中的相關規定和要求，其中被引用的5個標準分別等同和等效相應的國際標準。目前，GB/T8170—1987《數值修約規則》還沒有相對應的國際標準。
5，性能和術語定義
5．1性能定義
為了與國際接軌，性能的定義按照國際標準的規定。與原GB/T228—1987相比較，屈服強度與抗拉強度的定義有明顯差異，其他性能的定義無實質性差異。
新標準將抗拉強度定義為相應大力（Fm）的應力，而大力（Fm）定義為試樣在屈服階段之后所能抵抗的大力；對于無明顯屈服（連續屈服）的金屬材料，為試驗期間的大力。按照這一定義，如圖1所示的拉伸曲線，大力應為曲線上的B點，而不是舊標準中的取其A點的力（上屈服力）計算抗拉強度。
新標準中屈服強度這一術語的含義與舊標準中的屈服點有所不同，前者是泛指上、下屈服強度性能；而后者既是泛指屈服點和上、下屈服點性能，也特指單一屈服狀態的屈服點性能（σs）。因為新標準已將舊標準中的屈服點性能σs歸入為下屈服強度ReL（見標準中的圖2d）。所以，新標準中不再有與舊標準中的屈服點性能（σs）相對應的性能定義。也就是說新標準定義的下屈服強度ReL包含了σs和σsL兩種性能。
5．2術語
因為國際標準采用了延伸（extension）和伸長（elongation）兩個近義術語，國標中也相應地采用了這兩近義術語?？梢岳斫鉃槔煸囼灂r在引伸計標距（Le）上的伸長稱為延伸，在試樣標距（Lo）上的伸長稱為伸長。它們并無本質區別，而且完全可以通過測定延伸方法來測定伸長。
6，性能名稱和符號
6．1名稱
新標準中定義了12種可測拉伸性能，其中10種性能的名稱與修訂前原標準的名稱有差異。新標準沒有定義與舊標準相對應的屈服點（σs）這一性能，所以不再有相應的性能名稱及其符號相對應。
6．2符號
對于強度性能的主符號，新標準用英文字母R代替舊符號的σ；對于延性性能的主符號，新標準用字母A代替舊符號的δ，用字母Z代替舊符號的ψ，見表1。
應特別注意新、舊標準對于斷后伸長率符號表示的差異：
GB/T228—2002 GB/T228—1987
A δ5
A11.3 δ10
Axmm δxmm
符號A（不標注下腳注）表示用比例系數k=5.65的比例標距測定的斷后伸長率；用其他比例系數的比例標距或非比例標距測定的斷后伸長率時，符號A應分別標注下腳注說明所使用的比例系數值和非比例標距的長度，例如A11.3和A100mm。
標準中對各強度性能所對應的力的符號未全部具體規定，但規定了力的符號用F表示和規定了大力符號Fm。因此，建議在試驗報告和試驗紀錄中采用下列的力符號：
FeH（上屈服力）
FeL（下屈服力）
Fp（規定非比延伸力，例如Fp0.2）
Ft（規定總延伸力，例如Ft0.5）
Fr（規定殘余延伸力，例如Fr0.2）
GB/T228—2002采用了國際標準的性能符號，鑒于目前相關的產品標準還不能同步修訂的狀況，為了避免出現混亂，建議：在過渡期內，試驗報告可以在新的性能名稱及其符號之后的括號內定出舊符號，例如：
上屈服強度ReH（σsU），下屈服強度ReL（σsL），抗拉強度Rm（σb），規定非比例延伸強度Rp0.2（σp0.2），斷后伸長率A（δ5），斷面收縮率Z（Ψ），等。
7，單位
標準中規定采用的單位是國際單位制單位（SI單位）。應力單位N/mm2和Mpa，都是國際單位制的倍數單位，兩者都是我國規定的法定計量單位，標準中，應力單位采用了N/mm2，而1N/mm2=1Mpa，如果報告中使用了應力單位Mpa，不認為是錯誤。但從標準的歸一化意義上來說，應力單位應采用N/mm2。
8，試樣
8．1取樣的部位、方向和數量
樣坯的切取部位、方向和數量應按照相關產品標準或GB/T2975—1998或協議的規定。對于鋼產品，應在外觀及尺寸合格的鋼產品上切取樣坯，取樣時，應對抽樣產品、試料、樣坯及試樣作出標記，以保證始終能識別取樣的位置和方向。切取樣坯時應防止過熱、加工硬化而影響拉伸力學性能，應留有足夠的機加工余量。取樣方法參見GB/T2975—1998。
8．2機加工試樣和不經機加工試樣
應按照相關產品的協議的規定，采用機加工試樣或采用不經機加工的試樣。如果未作具體規定，一般在材料尺寸足夠時機加工成帶頭試樣。
機加工試樣的尺寸公差和形狀公差應分別按照標準中附錄A的表A3和附錄B的表B4要求；機加工表面粗糙度按照標準中圖10、圖11或圖13規定的要求。
8．3試樣的橫截面形狀和尺寸
相關產品標準或協議根據產品的形狀和尺寸，可按標準中附錄A~D所規定試樣的形狀和尺寸，特殊產品可以規定其它不同的試樣。試樣橫截面的形狀一般可為圓形、矩形、弧形和環形，特殊情況可以為其它形狀。標準中的附錄A~D按照產品的形狀規定了主要的試樣類型：
附錄A：規定厚度0.1mm~<3mm薄板和薄帶產品用的矩形橫截面試樣；
附錄B：規定厚度≥3mm板材和扁材以及直徑或厚度≥4mm線材、棒材和型材用的圓形和矩形橫截面試樣；
附錄C：規定直徑或厚度<4mm線材、棒材和型材用的不經機加工試樣；
附錄D：規定管材用弧形橫截面和環形橫截面試樣。
試樣的橫截面形狀和試樣的尺寸都對性能測定有影響，尤其對斷后伸長率和斷面收縮率有明顯影響。
8．4厚度減薄試樣及機加工圓形橫截面試樣
厚度<25mm的產品，試驗機能力不足時，經協議可以機加工成圓形橫截面試樣，或單邊減薄至厚度25mm矩形橫截面試樣。
8．5試樣原始標距（Lo）
試樣標距分為比例標距和非比例標距兩種，因而有比例試樣和非比例試樣之分。凡試樣標距與試樣原始橫截面積有以下關系的，稱為比例標距，試樣稱為比例試樣：
Lo=k（So）1/2 （1）
式中 k——比例系數
So——原始橫截面積
非比例標距（也稱定標距）與試樣原始橫截面積不存在式（1）的關系。如果采用比例試樣，應采用比例系數k=5.65的值，因為此值為國際通用，除非采用此比例系數時不滿足小標距15mm的要求。在必須采用其他比例系數的情況下，k=11.3的值為優先采用。
產品標準或協議可以規定采用非比例標距。
不同的標距對試樣的斷后伸長率的測定影響明顯。
8．6試樣平行長度（Lc）
試樣平行長度應大于試樣標距，規定的范圍如下：
帶頭的圓形橫截面試樣：Lc≥Lo=d/2，仲裁試驗，Lc=Lo+2d；
不帶頭的圓形橫截面試樣：Lc≥Lo+3d（夾頭間的自由長度）；
帶頭的矩形和弧形橫截面試樣：Lc≥Lo+1.5（So）1/2，仲裁試驗，Lc=Lo+2（So）1/2。
不帶頭的矩形和弧形橫截面試樣：Lc≥Lo+3b（夾頭間的自由長度）；
薄板用帶頭的矩形橫截面試樣：Lc≥Lo+b/2，仲裁試驗，Lc=Lo+2b；
薄板用不帶頭的矩形橫截面試樣：Lc=Lo+3b（夾頭的自由長度）。
8．7試樣過渡半徑（r）
試樣的過渡半徑在附錄A，B和D中規定如下：
薄板用矩形橫截面試樣：r≥20mm；
圓形橫截面試樣：r≥0.75d；
矩形和弧形橫截面試樣：r≥12mm；
試樣過渡半徑對試樣的斷裂位置有影響，對于延性差，脆性斷裂敏感于應力集中的材料，建議過渡半徑取較大的值。
8．8矩形橫截面試樣的寬厚比
試樣的寬厚比影響性能的測定，尤其影響延性性能的測定。標準中附錄B推薦的寬厚比范圍為不超過8：1，但應注意，這一寬厚范圍不適用于薄板和薄帶（厚度0.1mm~<3mm）的試樣。
8．9帶頭和不帶頭試樣
雖然機加工不帶頭試樣可以降低成本，但容易在夾頭端部附近處發生斷裂，影響性能測定，甚至使試驗無效。因此建議：
凡從冶金產品上切取樣坯機加工的試樣，一般機加工成帶頭試樣，除非產品標準明確規定采用不帶頭試樣或材料不足夠。
具有恒定橫截面的產品，如相關產品標準規定了采用其產品的部分不經機加工的試樣，應遵照其規定。如果未具體規定，建議材料尺寸足夠時機加工成帶頭試樣。
國家標準GB/T228-2002《金屬材料試驗機室溫拉伸試驗方法》已于2002年頒布實施。這一新國家標準是合并修訂國家標準GB/T228-1987《金屬拉伸試驗機方法》、GB/T3076-1982《金屬薄板（帶）拉伸試驗方法》和GB/T6397-1986《金屬拉伸試驗試樣》三個標準為一個標準，它等效采用了國際標準ISO6892：1998《金屬材料室溫拉伸試驗》，也是GB/T228第三次修訂。GB/T228-2002包括的技術內容和要求與原三個標準有較大的不同，尤其在性能名稱和符號、抗拉強度定義、試驗速率、性能結果數值的修約方面變動較大。而且，新標準中增加了引用標準和關于試驗方法準確度方面闡述的內容。為了更好地貫徹實施GB/T228-2002，將該標準的要點和實施中需注意之點說明如下。
2，GB/T228-2002標準的適用范圍
標準適用于金屬材料試驗機材料（包括黑色和有色金屬材料，但不包括金屬構件和零件）室溫拉伸性能的測定，試樣或產品的橫截面尺寸≮0.1mm。對于小橫截面尺寸的金屬產品，例如金屬箔、超細絲和毛細管等的拉伸試驗機需要雙方協議。其原因在于：①橫截面小的產品，按照標準中建議的量具分辨力要求不能滿足附錄A和附錄C規定橫截面測定準確度在±1%和±2%以內的要求。②試樣標距采用常規的劃細線、打小沖點等方法進行標記不可行。③常用的引伸計不適用于此類型產品試樣的試驗。試樣的夾持方法需要特殊夾頭等。
3，室溫的溫度范圍
標準中規定室溫的溫度范圍為10-35℃，超出這一范圍不屬于室溫。對于材料在這一溫度范圍內性能對溫度敏感而采用更嚴格的溫度范圍試驗時，應采用23±5℃的控制溫度。上述10-35℃的溫度范圍實質是指容許的試樣溫度范圍，只要試樣的溫度是在這規定的室溫范圍內便符合標準要求。
4，標準中的引用標準
標準中的第二章引用了6個國家標準，即：
GB/T2975-1998鋼及鋼產品 力學性能試驗取樣位置和試樣制備（eqv ISO377：1997）
GB/T8170-1987數值修約規則
GB/T12160-2002單軸試驗用引伸計的標定（idt ISO9513：1999）
GB/T16825-1997拉力試驗機的實驗（idt ISO7500—1：1986）
GB/T17600.1—1998鋼的伸長率換算 第1部分：碳素鋼和低合金鋼（eqv ISO2566—1：1984）
GB/T17600.2—1998鋼的伸長率換算 第2部分：奧氏體鋼（eqv ISO2566—2：1984）
標準中通過注日期引用的這6個國家標準是構成GB/T228—2002標準本身不可缺少的部分，應遵照被引用的6個標準中的相關規定和要求，其中被引用的5個標準分別等同和等效相應的國際標準。目前，GB/T8170—1987《數值修約規則》還沒有相對應的國際標準。
5，性能和術語定義
5．1性能定義
為了與國際接軌，性能的定義按照國際標準的規定。與原GB/T228—1987相比較，屈服強度與抗拉強度的定義有明顯差異，其他性能的定義無實質性差異。
新標準將抗拉強度定義為相應大力（Fm）的應力，而大力（Fm）定義為試樣在屈服階段之后所能抵抗的大力；對于無明顯屈服（連續屈服）的金屬材料，為試驗期間的大力。按照這一定義，如圖1所示的拉伸曲線，大力應為曲線上的B點，而不是舊標準中的取其A點的力（上屈服力）計算抗拉強度。
新標準中屈服強度這一術語的含義與舊標準中的屈服點有所不同，前者是泛指上、下屈服強度性能；而后者既是泛指屈服點和上、下屈服點性能，也特指單一屈服狀態的屈服點性能（σs）。因為新標準已將舊標準中的屈服點性能σs歸入為下屈服強度ReL（見標準中的圖2d）。所以，新標準中不再有與舊標準中的屈服點性能（σs）相對應的性能定義。也就是說新標準定義的下屈服強度ReL包含了σs和σsL兩種性能。
5．2術語
因為國際標準采用了延伸（extension）和伸長（elongation）兩個近義術語，國標中也相應地采用了這兩近義術語?？梢岳斫鉃槔煸囼灂r在引伸計標距（Le）上的伸長稱為延伸，在試樣標距（Lo）上的伸長稱為伸長。它們并無本質區別，而且完全可以通過測定延伸方法來測定伸長。
6，性能名稱和符號
6．1名稱
新標準中定義了12種可測拉伸性能，其中10種性能的名稱與修訂前原標準的名稱有差異。新標準沒有定義與舊標準相對應的屈服點（σs）這一性能，所以不再有相應的性能名稱及其符號相對應。
6．2符號
對于強度性能的主符號，新標準用英文字母R代替舊符號的σ；對于延性性能的主符號，新標準用字母A代替舊符號的δ，用字母Z代替舊符號的ψ，見表1。
應特別注意新、舊標準對于斷后伸長率符號表示的差異：
GB/T228—2002 GB/T228—1987
A δ5
A11.3 δ10
Axmm δxmm
符號A（不標注下腳注）表示用比例系數k=5.65的比例標距測定的斷后伸長率；用其他比例系數的比例標距或非比例標距測定的斷后伸長率時，符號A應分別標注下腳注說明所使用的比例系數值和非比例標距的長度，例如A11.3和A100mm。
標準中對各強度性能所對應的力的符號未全部具體規定，但規定了力的符號用F表示和規定了大力符號Fm。因此，建議在試驗報告和試驗紀錄中采用下列的力符號：
FeH（上屈服力）
FeL（下屈服力）
Fp（規定非比延伸力，例如Fp0.2）
Ft（規定總延伸力，例如Ft0.5）
Fr（規定殘余延伸力，例如Fr0.2）
GB/T228—2002采用了國際標準的性能符號，鑒于目前相關的產品標準還不能同步修訂的狀況，為了避免出現混亂，建議：在過渡期內，試驗報告可以在新的性能名稱及其符號之后的括號內定出舊符號，例如：
上屈服強度ReH（σsU），下屈服強度ReL（σsL），抗拉強度Rm（σb），規定非比例延伸強度Rp0.2（σp0.2），斷后伸長率A（δ5），斷面收縮率Z（Ψ），等。
7，單位
標準中規定采用的單位是國際單位制單位（SI單位）。應力單位N/mm2和Mpa，都是國際單位制的倍數單位，兩者都是我國規定的法定計量單位，標準中，應力單位采用了N/mm2，而1N/mm2=1Mpa，如果報告中使用了應力單位Mpa，不認為是錯誤。但從標準的歸一化意義上來說，應力單位應采用N/mm2。
8，試樣
8．1取樣的部位、方向和數量
樣坯的切取部位、方向和數量應按照相關產品標準或GB/T2975—1998或協議的規定。對于鋼產品，應在外觀及尺寸合格的鋼產品上切取樣坯，取樣時，應對抽樣產品、試料、樣坯及試樣作出標記，以保證始終能識別取樣的位置和方向。切取樣坯時應防止過熱、加工硬化而影響拉伸力學性能，應留有足夠的機加工余量。取樣方法參見GB/T2975—1998。
8．2機加工試樣和不經機加工試樣
應按照相關產品的協議的規定，采用機加工試樣或采用不經機加工的試樣。如果未作具體規定，一般在材料尺寸足夠時機加工成帶頭試樣。
機加工試樣的尺寸公差和形狀公差應分別按照標準中附錄A的表A3和附錄B的表B4要求；機加工表面粗糙度按照標準中圖10、圖11或圖13規定的要求。
8．3試樣的橫截面形狀和尺寸
相關產品標準或協議根據產品的形狀和尺寸，可按標準中附錄A~D所規定試樣的形狀和尺寸，特殊產品可以規定其它不同的試樣。試樣橫截面的形狀一般可為圓形、矩形、弧形和環形，特殊情況可以為其它形狀。標準中的附錄A~D按照產品的形狀規定了主要的試樣類型：
附錄A：規定厚度0.1mm~<3mm薄板和薄帶產品用的矩形橫截面試樣；
附錄B：規定厚度≥3mm板材和扁材以及直徑或厚度≥4mm線材、棒材和型材用的圓形和矩形橫截面試樣；
附錄C：規定直徑或厚度<4mm線材、棒材和型材用的不經機加工試樣；
附錄D：規定管材用弧形橫截面和環形橫截面試樣。
試樣的橫截面形狀和試樣的尺寸都對性能測定有影響，尤其對斷后伸長率和斷面收縮率有明顯影響。
8．4厚度減薄試樣及機加工圓形橫截面試樣
厚度<25mm的產品，試驗機能力不足時，經協議可以機加工成圓形橫截面試樣，或單邊減薄至厚度25mm矩形橫截面試樣。
8．5試樣原始標距（Lo）
試樣標距分為比例標距和非比例標距兩種，因而有比例試樣和非比例試樣之分。凡試樣標距與試樣原始橫截面積有以下關系的，稱為比例標距，試樣稱為比例試樣：
Lo=k（So）1/2 （1）
式中 k——比例系數
So——原始橫截面積
非比例標距（也稱定標距）與試樣原始橫截面積不存在式（1）的關系。如果采用比例試樣，應采用比例系數k=5.65的值，因為此值為國際通用，除非采用此比例系數時不滿足小標距15mm的要求。在必須采用其他比例系數的情況下，k=11.3的值為優先采用。
產品標準或協議可以規定采用非比例標距。
不同的標距對試樣的斷后伸長率的測定影響明顯。
8．6試樣平行長度（Lc）
試樣平行長度應大于試樣標距，規定的范圍如下：
帶頭的圓形橫截面試樣：Lc≥Lo=d/2，仲裁試驗，Lc=Lo+2d；
不帶頭的圓形橫截面試樣：Lc≥Lo+3d（夾頭間的自由長度）；
帶頭的矩形和弧形橫截面試樣：Lc≥Lo+1.5（So）1/2，仲裁試驗，Lc=Lo+2（So）1/2。
不帶頭的矩形和弧形橫截面試樣：Lc≥Lo+3b（夾頭間的自由長度）；
薄板用帶頭的矩形橫截面試樣：Lc≥Lo+b/2，仲裁試驗，Lc=Lo+2b；
薄板用不帶頭的矩形橫截面試樣：Lc=Lo+3b（夾頭的自由長度）。
8．7試樣過渡半徑（r）
試樣的過渡半徑在附錄A，B和D中規定如下：
薄板用矩形橫截面試樣：r≥20mm；
圓形橫截面試樣：r≥0.75d；
矩形和弧形橫截面試樣：r≥12mm；
試樣過渡半徑對試樣的斷裂位置有影響，對于延性差，脆性斷裂敏感于應力集中的材料，建議過渡半徑取較大的值。
8．8矩形橫截面試樣的寬厚比
試樣的寬厚比影響性能的測定，尤其影響延性性能的測定。標準中附錄B推薦的寬厚比范圍為不超過8：1，但應注意，這一寬厚范圍不適用于薄板和薄帶（厚度0.1mm~<3mm）的試樣。
8．9帶頭和不帶頭試樣
雖然機加工不帶頭試樣可以降低成本，但容易在夾頭端部附近處發生斷裂，影響性能測定，甚至使試驗無效。因此建議：
凡從冶金產品上切取樣坯機加工的試樣，一般機加工成帶頭試樣，除非產品標準明確規定采用不帶頭試樣或材料不足夠。
具有恒定橫截面的產品，如相關產品標準規定了采用其產品的部分不經機加工的試樣，應遵照其規定。如果未具體規定，建議材料尺寸足夠時機加工成帶頭試樣。
