钢材机械性能试验检测课件.pptx
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1、中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-151n第一章 金属材料 室温拉伸试验方法n第二章 金属材料 弯曲试验方法n第三章 钢筋焊接接头试验检测n第四章 钢筋机械连接接头试验检测中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-152第一章 金属材料 室温拉伸试验方法 (GB/T 228-2002)GB/T228.1-2010于2011-12-01实施中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-153n室温:1035,严格时为235。标距:测量伸长用的试样圆柱或棱柱部分的长度。原始标距(L0):施力前的试样标距。断后标距(Lu):试样断裂后的标距。平行长度(Le):试样两头部或两挟持部分(
2、不带头试样)之间平行部分的长度。伸长:试验期间任一时刻任一时刻原始标距的增量。伸长率:原始标距的伸长与原始标距之比的百分率。术语(符号)中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-154断后伸长率(A):断后断后标距的残余伸长与原始标距之比的百分率。断面收缩率(Z):断裂后试样横截面积的最大缩减量与原始横截面积之比的百分率。最大力(Fm):试样在屈服阶段之后所能抵抗的最大力。对于无明显屈服(连续屈服)的金属材料,为试验期间的最大力。应力:试验期间任一时刻的力除以试样原始横截面积之商。抗拉强度(Rm):相应最大力的应力。中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-155屈服强度:当金属材料呈
3、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):试样发生屈服而力首次首次下降的最高应力。下屈服强度(ReL):在屈服期间,不计初始效应时的最小应力。中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-156n长度:采用毫米(mm) (SI单位的倍数单位)n质量:采用克(g)(SI单位的倍数单位)n力:采用牛(N)(SI单位)n应力:采用牛每平方毫米( N/ mm2)(SI单位的倍数单位)计量单位中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-157具有恒定横截面积的产品(型材、棒材、线材等)和铸造试样(铸造和铸造非软合金)可以不经过加工而
4、进行试验。相关产品标准未有明确规定“允许”时,不可随意改变试样的横截面形状。横截面形状:圆形、矩形、多边形、环形,特殊情况可为其他形状。比例试样:试样原始标距与原始横截面积有L0=k*sqrt(S0),短比例试样k=5.65;长比例试样k11.3。(短比例试样为国际上通用的标准试样,除非最小比例标距15mm的要求不被满足。在必须采用其他比例系数值的情况下,k=11.3的值为优先。 )非比例试样:非比例试样其原始标距与其横截面积无关。试样中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-158机加工试样:试样的夹持端与平行长度的尺寸不相同,它们之间应以过渡弧连接。夹持端的形状应适合试验机的夹头。试样
5、的轴线应与力的作用线重合。平行长度或不具有过渡弧时夹头间的自由长度应大于原始标距。不经加工的试样:要求两夹头间的长度应足够,以使原始标距的标记与夹头有合理的距离。切取试样和制备试样按GB/T2975。GB/T 228 附录 试样类型中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-159试样原始横截面积的测定 标准采用“以实测原始横截面尺寸计算其原始横截面积”的方法,不采用“标称”(名义)原始横截面积,除非相关产品标准或双方协议另有规定。一、量具或尺寸测量仪器的选择n量具或尺寸测量仪器测量准确度的选择应满足原始横截面积测定准确度需要。n本标准对于试样原始横截面积测定的要求是:薄板试样(厚度0.1m
6、m3mm)准确到2,其它试样准确到1。中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-1510n为了保证满足准确度要求和便于执行,按照标准中表3选用量具,仅仅由量具分辨力所引起的测量误差分量而导致面积的测量误差小于规定的要求。n分辨力定义为指示装置对紧密相邻量值有效辨别的能力。一般认为模拟式指示装置的分辨力为标尺分度值的一半,数字式指示装置的分辨力为末位数的一个字码。卡尺的游标分度值0.02mm,则其分辨力为0.01mm。中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-1511二、测量部位与方法n圆形试样:在标距的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算术平均值计算横
7、截面积,取三处测得横截面积的最小值作为试样原始横截面积。(新标准:为平均值)n矩形横截面试样:标距的两端及中间三处横截面上测量宽度和厚度,取三处测得横截面积的最小最小值作为试样原始横截面积。中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-1512n弧形横截面试样:在标距的两端及中间三处测量宽度和厚度(管壁厚度),取三处测得横截面积的最小最小值作为试样原始横截面积(建议测量时选用球形砧或顶针形量具)。n圆管横向试样的原始横截面为矩形。n圆管段试样:在试样的任一端相互垂直方向测量外径和四处壁厚,分别取其平均值。中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-1513三、原始横截面积计算值的处理: n
8、试样原始横截面积S0不是试验结果的最终结果数值,而是计算性能过程的中间结果数据。为了避免由于中间数据的修约而引起性能计算结果的误差,可以以尺寸测量值直接代入性能计算公式,一次计算出性能值,然后按标准中的表5要求进行性能结果数值一次修约。如果要把原始横截面积结果算出来时,需至少保留四位有效数字或小数点后两位(以mm2为单位),取其较精确者。进行面积计算时,常数至少取4位有效数字。 中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-1514对拉伸试验设备的要求n试验机的测力准确度:应采用1级或优于1级准确度的试验机。n试验的加载同轴度:加载同轴度实质上是试样链的两夹头加力轴线与试样轴线不重合的程度。n
9、标准中规定“应尽最大努力确保夹持的试样受轴向拉力的作用”。虽然未给出定量性技术要求,但给出强烈的定性要求。应予以注意和重视。中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-1515万能试验机中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-1516微机控制电子万能试验机中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-1517相关仪器拉伸试验拉伸试验电子引伸计电子引伸计 蝶式引伸仪蝶式引伸仪 中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-1518试验速率 试验速率是指试验进行的快慢。衡量这种快慢有以下几种方式:na)空载横梁移动速率:它定义为试验机横梁空载条件下每单位时间的位移。常用毫米每分表示,mm/
10、min。nb)有载试验机夹头分离速率:荷载下试验机两夹头每单位时间分离的距离,常用毫米每分表示,mm/min。nc)应力速率:单位时间内试样应力(工程应力)的增加量,常用牛顿每平方毫米每秒表示,N/mm2s-1(MPas-1)nd)应变速率:单位时间内试样应变(工程应变)的增加量,常用毫米每毫米每分或毫米每毫米每秒表示,mm/mmmin-1或mm/mms-1。 中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-1519 标准中对试验速率的相关规定 n 测定上屈服强度(ReH)的试验速率 标准的中对测定ReH时的试验速率规定“在弹性范围和直至上屈服强度,试验机夹头的分离速率应尽可能保持恒定并在规定的
11、应力速率范围内”。 对于力控制类型试验机,控制应力速率实质是控制加力速率,按下式计算: F=S0 式中:F加力速率 S0试样原始横截面积 规定的应力速率 例如,钢试样的直径10.00mm,其原始横截面积S0为78.54mm2,则试验时的加力速率在471N/s4712N/s范围内保持尽可能恒定。 中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-1520n测定下屈服强度(ReL)的试验速率 标准的中规定“若仅测定下屈服强度,在试样平行长度的屈服期间应变速率应在0.00025/s0.0025/s之间。平行长度的应变速率应尽可能保持恒定。如不能直接调节这一应变速率,应通过调节屈服即将开始前的应力速率来调
12、整,在屈服完成之前不再调节试验机的控制。在任何情况下,弹性范围内的应力速率不得超过规定的最大速率”。中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-1521n测定抗拉强度(Rm)的试验速率 测定抗拉强度时,在塑性范围的应变速率不超过0.008/s。如果不同时测定其他性能而仅仅测定抗拉强度,在弹性范围的应变速率允许达到塑性范围的最大速率(既0.008/s)。 可换算成夹头位移速率来控制: L=Lc 式中:L位移速率 规定的应变速率 Lc试样的平行长度中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-1522n测定断后伸长率(A)和断面收缩率(Z)的试验速率 断后伸长率和断面收缩率的试验速率在标准中无具
13、体规定,这两项性能均是重要的延性性能,试验速率对这两项性能有影响,因此建议按照测定抗拉强度时的试验速率要求。中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-1523断后伸长率(A)的测定 试验前,在试样的平行长度上居中标记试样标距L0,准确到1%。试验时塑性范围的应变率不超过0.008/s,即相当夹头分离速率0.48Lc/min。拉断后将断裂部分在断裂处配接在一起,使其轴线处于同一直线上,并采取适当措施(例如通过螺丝施加压力确保试样断裂部分适当接触,用分辨力优于0.1mm的量具或测量装置测量断后标距(Lu),准确到0.25mm。按式计算断后伸长率。 A=( LuL0 )/ L0 100% 断后标
14、距应直接读取量具的示值,并代入公式计算断后伸长率。 附录 移位方法测定断后伸长率中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-1524上屈服强度(ReH)和下屈服强度(ReL)的测定n本标准在中规定图解方法(包括自动测定方法)和指针方法n图解方法(包括自动测定方法) 采用记录试验时力延伸曲线或力位移曲线方式。上屈服强度和下屈服强度位置的判定应按照定义确定。 确定下屈服强度时,要排除“初始瞬时效应影响”。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(也称惯性效应),与试验机加力系统的柔度、试样的柔度、试验速率、试样屈服特性和测力系统惯性守恒等多种因素相关。对于瞬时效应作定量评
15、定是困难的。定性地把从上屈服强度向下屈服强度过渡期间的第1个下降谷区作为“初始瞬时效应”的影响区。中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-1525 为了避开该区影响,把第1个下降谷值应力(不管它是否为最小)排除不计后,取其之后的最小应力为下屈服强度,只呈现一个谷值情况,该谷值应力为下屈服强度。对于上和下屈服强度位置判定的基本原则如下: a)屈服前的第1个峰值应力(第1个极大值应力)判为上屈服强度,不管其后的峰值应力比它大或比它小。 b)屈服阶段中如呈现两个或两个以上的谷值应力,舍去第1个谷值应力(第1个极小值应力)不计,取其余谷值应力中最小者判为下屈服强度。如只呈现1个下降谷,此谷值应力
16、判为下屈服强度。 c)屈服阶段中呈现屈服平台,平台应力判为下屈服强度;如呈现多个而且后者高于前者的屈服平台,判第1个平台应力为下屈服强度。 d)正确的判定结果应是下屈服强度一定低于上屈服强度。 中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-1526中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-1527中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-1528中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-1529n指针方法指针方法 采用指针方法测定上屈服强度和下屈服强度时,在试验测定中要注视试验机测力表盘指针的指示,按照定义判读上屈服力和下屈服力。当指针首次停止转动保持恒定的力即为下屈服力;指针首次
17、回转前指示的最大力判为上屈服力;当指针出现多次回转,则不考虑第1次回转,而取其余这些回转指示的最低力判为下屈服力;当只有一次回转,则取回转的最低力判为下屈服力。 由图解方法或指针方法测得的上屈服力和下屈服力分别除以试样原始横截面积S0即得到上屈服强度和下屈服强度。中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-1530 应注意以下几点:a)当材料呈现明显屈服(即不连续屈服)状态时,相关产品标准应规定或说明测定上屈服强度或下屈服强度或两者。当相关产品标准无明确规定时,测定上屈服强度和下屈服强度并报告;只呈现单一屈服(呈现屈服平台)状态的情况,测定下屈服强度并报告。若无异议,可仅测定下屈服强度并报告
18、。b)相关产品标准中规定了要求测定屈服强度,但材料在实际试验时并不呈现明显屈服(即不连续屈服)状态,此种情况,材料不具有可测的上屈服强度和(或)下屈服强度性能。遇此种情况,建议测定规定非比例延伸强度(RP0.2),并注明“无明显屈服”。 有可能出现上述情况的材料,建议相关产品标准在规定屈服强度时说明当无明显屈服时测定规定非比例延伸强度(RP0.2)。中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-1531c)如材料屈服期间力并无下降或保持恒定,而是呈缓慢增加,只要能分辨出力在增加,尽管增加的量不大,这种状态判为无明显屈服状态。d)仲裁试验采用图解方法(包括自动测定方法)。 中铁八局集团有限公司工
19、程检测中心2022-4-1532抗拉强度(Rm)的测定 抗拉强度定义为试样在屈服阶段之后所能抵抗的最大力对应的应力,对于无明显屈服的材料为试验期间的最大力对应的应力。按照本标准,具有明显屈服的材料,抗拉强度取塑性变形强化阶段的最高应力,无明显屈服的材料,则取试验过程中最高应力。 n图解方法(包括自动测定方法) 采用记录试验时力延伸曲线或力位移曲线方式。抗拉强度位置判定应按照定义确定。 中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-1533中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-1534n指针方法 对于明显屈服的材料,读取过了屈服阶段之后的强化阶段的最大力,对于无明显屈服的材料,读取试验全
20、过程中的最大力。 最大力除以试样原始横截面积便得到抗拉强度。 如测力度盘是模拟标度,其分度间隔等于或大于2.5mm时,允许估读到一个分度的1/10;其刻度间隔小于2.5mm,应至少估读到一个分度的1/2。 中铁八局集团有限公司工程检测中心2022-4-1535断面收缩率(Z)的测定 n圆形横截面试样 对于圆形横截面试样,拉断后最小横截面的形状并不一定是严格的圆形横截面形状,但一般都假定为圆形横截面。以此假定的模型上建立测定其横截面积的方法,即在拉断缩颈最小横截面处测量相互垂直两个方向的直径,取其平均计算最小横截面积(Su)。按式下式计算: Z=(S0-Su)/S0100% 在计算断面收缩率时,
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