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力學(xué)性能測試的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 228.1—2021《金屬材料拉伸試驗 第1部分：室溫試驗方法》(簡稱2021版)于2022年7月1日生效，用于替代GB/T 228.1—2010(簡稱2010版)。2021版修改采用了ISO 6892-1：2019 Metallic Materials-Tensile Testing-Part 1：Method of Test at Room Temperature，與2010版相比，其除對一些結(jié)構(gòu)進行調(diào)整和文字進行編輯性修改外，主要技術(shù)變化如下所述。

（1） 增加了國內(nèi)關(guān)于拉伸機、引伸計的JJG(國家計量檢定規(guī)程)計量檢定規(guī)程文件，使該標(biāo)準(zhǔn)同樣適用于國內(nèi)計量標(biāo)準(zhǔn)體系，解決了實驗室的拉伸設(shè)備計量證書與國內(nèi)試驗標(biāo)準(zhǔn)不適應(yīng)的問題。

（2）增加了“彈性模量”、“默認(rèn)值”和“測定系數(shù)”3個術(shù)語和定義。

（3）增加了引伸計標(biāo)距的選擇。

（4）增加了關(guān)于試驗速率的一般信息。

（5）在基于應(yīng)變速率的試驗速率(方法A)中，將2010版的第一種應(yīng)變速率和第二種應(yīng)變速率修改為方法A1和方法A2。

（6）增加了計算機兼容標(biāo)準(zhǔn)的代表。

（7）增加了規(guī)范性附錄D。

（8）更改了縱向弧形試樣的信息(見2021版表H.1和2010版表E.1)。

（9）對試驗機系統(tǒng)變形情況補償橫梁位移速率的估算進行了更改。

（10）更改了測量不確定度的評定。

（11）與ISO 6892-1：2019的主要差異：在結(jié)構(gòu)上有較多調(diào)整，具體可見2021版資料性附錄A，差異及其原因見2021版附錄B;增加了逐步逼近法測定規(guī)定塑性延伸強度和卸力法測定規(guī)定殘余延伸強度舉例的兩項資料性附錄。

1、2021版新增內(nèi)容

1.1 術(shù)語和定義

2021版新增的術(shù)語和定義如表1所示。

1.2 規(guī)范性附錄D

新增規(guī)范性附錄D。對拉伸機、引伸計和試樣進行了要求。

1.2.1 引伸計

由于彈性模量對應(yīng)非常小的應(yīng)變，因此要求引伸計滿足GB/T 12160—2019 《金屬材料 單軸試驗用引伸計系統(tǒng)的標(biāo)定》或JJG 762—2007 《引伸計》中的0.5級準(zhǔn)確度，標(biāo)距不小于50mm，并增加注，內(nèi)容為：如果只在試樣單側(cè)測量應(yīng)變，則附加彎曲應(yīng)變會對測試結(jié)果帶來較大的誤差。

1.2.2 拉伸機

力：在相應(yīng)測量范圍內(nèi)，應(yīng)滿足GB/T 16825.1—2008 《靜力單軸試驗機的檢驗 第1 部分：拉力和(或)壓力試驗機測力系統(tǒng)的檢驗與校準(zhǔn)》或JJG 139—2014 《拉力壓力和萬能試驗機檢定規(guī)程》中1級準(zhǔn)確度等級的要求。

夾持方法和同軸度：夾持和對準(zhǔn)方法對于測定彈性模量非常重要，有關(guān)此方法的要求，2021版建議見該標(biāo)準(zhǔn)的10.2節(jié)，更多的信息見ASTME1012—2005 《在拉伸和壓縮軸向力作用下驗證試驗框架和樣品準(zhǔn)直精度的標(biāo)準(zhǔn)實施規(guī)程》。其他有用的信息可見GB/T 34104—2017 《金屬材料 試驗機加載同軸度的檢驗》。推薦使用力學(xué)裝置(例如試樣定位塊)來保證試樣有好的加載同軸度。

1.2.3 試樣

試樣應(yīng)平直。試樣的表面狀態(tài)不應(yīng)影響試驗結(jié)果，如果試樣中存在殘余應(yīng)力，無論是在先前加工還是試樣制備時存在的，所測定的模量可能不代表基材。

2、2021版修改內(nèi)容

2.1 試驗原理章節(jié)

對2010版內(nèi)容進行了修改和補充，修改后的試驗原理如下所述。

試驗用拉伸試樣，一般拉至斷裂，測定第3章定義的一項或幾項力學(xué)性能。

除非另有規(guī)定，試驗溫度為10~35℃。對于溫度不滿足上述要求的實驗室，實驗室應(yīng)評估該類環(huán)境條件下運行的試驗機對試驗結(jié)果和(或)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的影響。當(dāng)試驗或校準(zhǔn)時的溫度超過10~35℃時，應(yīng)記錄和報告溫度。如果在試驗和(或)校準(zhǔn)過程中存在較大溫度梯度，不確定度測量結(jié)果可能增大和出現(xiàn)超差的情況。

對溫度要求嚴(yán)格的試驗，溫度應(yīng)為(23±5)℃。如果要測定彈性模量，應(yīng)按附錄D進行。

2.2 試樣章節(jié)

2.2.1 新增內(nèi)容

經(jīng)與客戶協(xié)商一致，也可以使用其他試樣，如有關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的其他試樣。

2.2.2 修改內(nèi)容

機加工的試樣：刪除了“此弧的過渡半徑的尺寸可能很重要”的描述。

不經(jīng)機加工的試樣：將“或試棒的一段長度”修改為“一段長度或試棒”。

鑄造試樣增加了“試樣軸線應(yīng)與作用線重合”的規(guī)定。

2.3 原始橫截面積的測定章節(jié)

修改內(nèi)容如下所述。

(1) 建議測量試樣橫截面積時，在試樣平行長度區(qū)域最少3個不同位置進行測量(2010版未建議最少測量次數(shù)，修改后更具有操作性)。

(2) 原始橫截面積(So)：根據(jù)測量的實際尺寸計算橫截面積的平均值(明確了原始橫截面積是用測得尺寸計算得到的橫截面積的平均值，不是測得尺寸平均后計算得到的橫截面積)。

(3) 用于測定原始橫截面積的所有測量裝置應(yīng)按照適當(dāng)?shù)哪芩菰粗羾覝y量系統(tǒng)的參考標(biāo)準(zhǔn)進行校準(zhǔn)(對橫截面尺寸測量裝置提供校準(zhǔn)溯源依據(jù))。

2.4 標(biāo)距章節(jié)

新增“原始標(biāo)距”和“引伸計標(biāo)距的選擇”技術(shù)內(nèi)容，與2010版3.4.2和3.5節(jié)的“注”相同。

2.5 試驗設(shè)備的準(zhǔn)確度章節(jié)

新增“注”，內(nèi)容為：“適合的拉伸試驗機根據(jù)試驗機力值校準(zhǔn)范圍和試樣尺寸選取”。

2.5.1 測力系統(tǒng)

試驗機的測力系統(tǒng)應(yīng)滿足GB/T 16825.1—2008的要求，并按照J(rèn)JG 139—2014、JJG 475—2008 《電子式萬能試驗機檢定規(guī)程》或JJG 1063—2010 《電液伺服萬能試驗機檢定規(guī)程》進行校準(zhǔn)，并且其準(zhǔn)確度等級應(yīng)為1級或優(yōu)于1級。

2.5.2 引伸計

新增按照J(rèn)JG 762—2007進行校準(zhǔn)的規(guī)定。測定其他具有較大延伸率，增加延伸率大于5%的描述，將“應(yīng)使用不劣于2級準(zhǔn)確度的引伸計”修改為“可使用2級或優(yōu)于2級準(zhǔn)確度的引伸計”。修改后更具操作性。

2.6 試驗速率章節(jié)

新增內(nèi)容：在方法B的某個條件下(例如對某些鋼，在彈性范圍的應(yīng)力速率大約為30MPa/s，使用高剛度的夾持系統(tǒng)和附錄E 表E.2中的P6試樣)，方法A 范圍2的應(yīng)變速率可以被觀測到;注2，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)試驗標(biāo)準(zhǔn)(例如航空標(biāo)準(zhǔn))或協(xié)議可以規(guī)定與文件不同的試驗速率。

文獻依據(jù)ISO 6892-1：2009 中方法B為“Testing rate based on stress rate”的情況，曾提出將方法B描述為“基于應(yīng)力速率的試驗速率(方法B)”。方法A和方法B的定義為：基于應(yīng)變速率的試驗速率(方法A)和基于應(yīng)力速率的試驗速率(方法B)。

由于方法A 包括應(yīng)變速率控制的試驗速率的方法A1和根據(jù)平行長度估計的應(yīng)變速率，實際用橫梁位移速率來實現(xiàn)的方法A2;同樣，方法B未明確規(guī)定采用應(yīng)力速率控制試驗速率，且方法B中還有橫梁位移速率，因此修改后的表述更準(zhǔn)確。

測定上屈服強度試驗速率的規(guī)定修改為：試驗機橫梁位移速率應(yīng)盡可能保持恒定，并使相應(yīng)的應(yīng)力速率在表3規(guī)定的范圍內(nèi)。

主要修改了“夾頭分離速率在表3規(guī)定的應(yīng)力速率范圍內(nèi)”的表述，修改后表述更準(zhǔn)確。

2.7 規(guī)定塑性延伸強度的測定章節(jié)

2021版的13.1節(jié)將2010版13.1節(jié)的注2和注3調(diào)整為正文，并在注2的內(nèi)容之前增加“宜注意保證”。

2.8 斷面收縮率的測定章節(jié)

增加內(nèi)容如下所述。

(1) 對于圓形試樣,測量相互垂直兩個方向的直徑，取其平均值，計算最小橫截面積(Su)。

(2) 進行讀數(shù)時，應(yīng)注意確保斷裂面沒有位移。

將2010版的“注：對于小直徑的圓試樣或其他橫截面形狀的試樣，斷后橫截面積的測量準(zhǔn)確度達到±2%很困難?！闭{(diào)整為正文。

2.9 圖9的修改

圖9增加了測定規(guī)定殘余延伸強度對應(yīng)的試驗速率。

2.10 資料性附錄A和B

附錄A和B的表A.1和B.1分別給出了2021版與ISO 6892-1：2019結(jié)構(gòu)變化對照情況以及技術(shù)差異及其原因。表A.1和B.1的內(nèi)容，參見2021版。

2.11 規(guī)范性附錄E

規(guī)定0.1~3mm(不包括3mm)厚度薄板和薄帶試樣類型的規(guī)范性附錄E與2010版的規(guī)范性附錄B相對應(yīng)，主要修改內(nèi)容如下所述。

（1）表E.2增加了試樣寬度尺寸公差和平行長度最小值。該表給出了原始寬度分別為12.5，20，25mm的3種試樣，寬度公差均為±1mm,平行長度最小值分別為57，90，60mm。試樣編號P7修改為P17。

（2）表E.3增加名義寬度分別為10mm和15mm的兩種試樣。由于試樣原始橫截面積計算涉及試樣寬度和厚度，為此對表注a進行修改，將“原始橫截面積可以用名義值”修改為“原始橫截面積可以用試樣寬度的名義值計算得到”。該問題源自ISO 6892-1：2009。

（3）表E.4將2010版的“注”修改為正式條款。

2.12 規(guī)范性附錄G

規(guī)定厚度不小于3mm板材和扁材等試樣類型的規(guī)范性附錄G與2010版的規(guī)范性附錄D相對應(yīng)，主要修改內(nèi)容如下所述。

（1）G.2.1增加內(nèi)容：c)Lo+(bo/2)對于非比例試樣(見表G.3)(Lo為原始標(biāo)距，bo為矩形橫截面試樣平行長度的原始寬度)。

（2）表G.3增加試樣寬度公差：名義寬度為12.5mm和20mm的試樣，寬度公差為±0.5mm;名義寬度為25，38，40mm的試樣，寬度公差為±0.7mm。P14(名義寬度為25mm)和P15(名義寬度為38mm)原始標(biāo)距Lo 由50mm修改為200mm。

（3）表G.4注a與表E.3有類似的修改，將“原始橫截面積可以用名義值”修改為“原始橫截面積可以用試樣的橫向尺寸名義值”。

2.13 規(guī)范性附錄H

附錄H“管材使用的試樣類型”，主要修改內(nèi)容如下所述。

表H.1將2010版試樣編號為S4，S5和S6的試樣，由比例試樣修改為非比例試樣，試樣名義寬度不變。管原始外徑大于70mm的比例試樣，試樣名義寬度不再分檔，統(tǒng)一為20mm。

2.14 資料性附錄I

2010版標(biāo)準(zhǔn)提出：采用方法A測定上屈服強度或規(guī)定延伸強度時，如考慮試驗機系統(tǒng)的柔度，參見附錄F。資料性附錄F提供了考慮試驗機剛度(或柔度)后估算的橫梁位移速率的方法。該方法提出后，業(yè)內(nèi)出現(xiàn)較大的爭議，如文獻提出剛度修正存在“把應(yīng)力-時間曲線和應(yīng)力-應(yīng)變曲線屈服段的高度修錯了，導(dǎo)致了測試結(jié)果出現(xiàn)偏高”的問題。

對照2010版標(biāo)準(zhǔn)，2021版標(biāo)準(zhǔn)的資料性附錄I有較大變化。首先，附錄名改為“考慮試驗機系統(tǒng)變形情況補償橫梁位移速率的估算”;其次，修改了補償橫梁位移速率的估算式并引入預(yù)備試驗，以及試驗在應(yīng)力-應(yīng)變曲線上感興趣點處的速率參數(shù)。更多變化內(nèi)容見2021版標(biāo)準(zhǔn)。

2.15 其他

資料性附錄O“測量不確定度的評定”內(nèi)容也有修改，詳見2021版標(biāo)準(zhǔn)。

3、結(jié)語

(1) 2021版增加了彈性模量的測量方法及其相關(guān)術(shù)語和定義，以及采用JJG規(guī)程校準(zhǔn)測力系統(tǒng)和引伸計，其他技術(shù)內(nèi)容無重大變化。

(2) 2021版修改了2010版中可能產(chǎn)生歧義的一些內(nèi)容，如：將方法A 修改為基于應(yīng)變速率的試驗速率，方法B修改為基于應(yīng)力速率的試驗速率，建議至少測量3次試樣原始橫截面積，試樣原始橫截面積為橫截面積的平均值，附錄E和G修改了計算原始橫截面積的相關(guān)規(guī)定以及對附錄I進行了較全面的修改。修改后的表述較為準(zhǔn)確，便于實驗室正確理解和執(zhí)行。