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1.1 拉伸試樣的制作
對于拉伸試樣的尺寸以及試樣的取樣位置，國標(biāo)與ASTM E8/E8M還是存在較多差別的。
GB228金屬材料拉伸試驗試件制作通常根據(jù)產(chǎn)品的特點，將平行長度段試件按截面形狀分為矩形、圓形和異形（例如：多邊形及管形）三類。
表1 GB228拉伸試樣取樣標(biāo)準(zhǔn)
規(guī)格 | 試樣類型 | 寬度/mm | L0 | Lc | 過渡弧半徑 |
0.1mm～3 mm薄板和薄帶 | 比例試樣（長、短） | 10、12.5、15、20 | 5.65/11.3*S0 ≥15 | ≥L0+b/2 = L0+2b | ≥20mm |
非比例試樣 | 12.5 | 50 | 75/87.5 | ||
20 | 80 | 120/140 | |||
厚度≥3mm板材 厚度≥4mm棒材 | 比例試樣（長、短） | 圓：3、5、6、8、10、15、20、25 矩形：12.5、15、20、25、30 | ≥12mm ≥0.75d | ||
非比例試樣 | 矩形：12.5、15、20、25、38、40 | ||||
直徑或厚度≤4mm線棒材 | 不經(jīng)機加工非比例試樣 | d或a≤4 | / |
厚度為0.1mm～3 mm的薄板和薄帶的拉伸試樣采用全截面矩形試樣，可采用比例試樣和非比例試樣，比例試樣又可分為短比例試樣（k=5.65）和長比例試樣（K=11.3），二者都可使用的條件下應(yīng)優(yōu)先使用短比例試樣。對于寬度等于或小于20mm的金屬制品，試樣寬度可以相同于產(chǎn)品寬度。對于寬度大于20mm的金屬制品，其拉伸試樣的寬度應(yīng)機加工寬度為10mm、12.5mm、15mm、20mm（非比例試樣為12.5mm、20mm）等6種不同的尺寸規(guī)格。
厚度大于或等于3mm的板材和扁材及直徑和厚度大于或等于4mm的線材、棒材和型材的拉伸試樣可采用矩形和圓形截面，可采用比例試樣和非比例試樣，比例試樣又可分為短比例試樣（k=5.65）和長比例試樣（K=11.3），二者都可使用的條件下應(yīng)，優(yōu)先使用短比例試樣（見GB/T 228附錄B）。通常情況下金屬材料拉伸試樣采用全截面試樣，當(dāng)直徑或厚度大于25mm而試驗設(shè)備能力不足時，可進行機加工減薄成比例試樣，矩形截面試樣推薦寬厚比不超過8：1；圓形截面試樣其平行長度的直徑不應(yīng)小于3 mm。
直徑和厚度小于4mm的線材、棒材和型材的拉伸試樣采用不經(jīng)機加工全截面矩形非比例試樣。
ASTM E8/E8M和A370標(biāo)準(zhǔn)中均要求盡可能的采用全厚度或全截面試樣，規(guī)定了3種矩形截面試樣和5種圓形截面試樣供選擇使用。
矩形截面試樣均為板材拉伸試樣，適用于薄板、帶材、扁線材和板材。其與GB/228中的矩形試樣相比大的特點是尺寸規(guī)格較少，只有3種且是定標(biāo)距試樣，無比例和非比例試樣之說。其寬度為40 mm的試樣適應(yīng)于厚度≥5 mm的板材，寬度為12.5 mm的試樣適應(yīng)于厚度≤19 mm的板材，寬帶為6 mm的試樣適應(yīng)于厚度≤6 mm的板材。E8和A370中沒有規(guī)定板材試樣適用產(chǎn)品的厚度上限，但標(biāo)準(zhǔn)中矩形試樣均為金屬制品的全厚度試樣，因此如產(chǎn)品無特別指出，可根據(jù)試驗機的能力來確定板材試樣的大厚度。寬度為40 mm和12.5mm的試樣為標(biāo)準(zhǔn)矩形試樣，只有當(dāng)金屬制品尺寸無法制各標(biāo)準(zhǔn)試樣時才能使用寬帶為6 mm的小試樣。
圓形截面試樣。在ASTM E8中，標(biāo)準(zhǔn)提供了英制和公制兩種單位試樣標(biāo)準(zhǔn)
表2 美國標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣取樣標(biāo)準(zhǔn)
矩形拉伸試樣/mm | ||||||||||||
試樣 | 寬度 | 標(biāo)距 | 厚度 | 導(dǎo)角半徑 | 試件全長 | 平行長度 | 夾持長度 | 夾持寬度 | ||||
標(biāo)準(zhǔn)型 | 板狀 | 40±2.0 | 200±0.2 | ≥5 | ≥25 | ≥450 | ≥225 | ≥75 | 50 | |||
薄板 | 12.5±0.25 | 50±0.1 | 0.13-19 | ≥12.5 | ≥200 | ≥60 | ≥50 | 20 | ||||
小試樣 | 6±0.1 | 25±0.1 | 0.13-6 | ≥6 | ≥100 | ≥32 | ≧50 | 10 | ||||
圓形拉伸試樣/mm | ||||||||||||
標(biāo)準(zhǔn) | 尺寸 | 標(biāo)準(zhǔn)試樣 | 與標(biāo)準(zhǔn)試樣成比例的小試樣 | |||||||||
12.5 | 9 | 6 | 5 | 2.5 | ||||||||
ASTM E8M | 直徑 | 12.5±0.2 | 9±0.1 | 6±0.1 | 4±0.1 | 2.5±0.1 | ||||||
標(biāo)距 | 62.5±0.1 | 45±0.1 | 30±0.1 | 20±0.1 | 12.5±0.1 | |||||||
導(dǎo)角半徑 | ≥10 | ≥8 | ≥6 | ≥4 | ≥2 | |||||||
平行長度 | ≥75 | ≥54 | ≥36 | ≥24 | ≥20 | |||||||
ASTM E8 | 直徑 | 12.5±0.2 | 9±0.1 | 6±0.1 | 4±0.1 | 2.5±0.1 | ||||||
標(biāo)距 | 50±0.1 | 36±0.1 | 25±0.1 | 16±0.1 | 11±0.1 | |||||||
導(dǎo)角半徑 | ≥10 | ≥8 | ≥6 | ≥4 | ≥2 | |||||||
平行長度 | ≥56 | ≥45 | ≥30 | ≥20 | ≥16 | |||||||
1.2 試樣標(biāo)距
試樣在拉伸前刻畫標(biāo)距是用來測定金屬材料延伸率，以表征金屬材料制品彈塑性變形能力。
GB/228標(biāo)準(zhǔn)附錄A～C中厚度不小于3mm的板材和扁材、直徑和厚度大于4 mm的線材、棒材和型材、厚度為0.1mm～0.3mm的薄板和薄帶的拉伸試樣標(biāo)距可選比例標(biāo)距或非比例標(biāo)距，比例標(biāo)距L0=KS0' type="#_x0000_t75"> ，k為比例系數(shù)，其中短比例k=5.65、長比例k=11.3，計算值修約至5mm的整數(shù)倍。試樣應(yīng)優(yōu)先使用短比例標(biāo)距，如標(biāo)距≤15 mm，應(yīng)使用長比例標(biāo)距，如依然不能滿足，應(yīng)選用非比例標(biāo)距。直徑和厚度小于4 mm的線材、棒材和型材的拉伸試樣只采用非比例標(biāo)距。
ASTM E8/E8M標(biāo)準(zhǔn)中，矩形截面試件無論是公制單位還是英制單位均采用非比例固定標(biāo)距；圓形截面試件及不需機加工的圓形全截面試件則采用比例標(biāo)距，且在使用公制單位和英制單位時，標(biāo)距的大小是不一致的，公制單位標(biāo)準(zhǔn)中試樣標(biāo)距G=5D，英制單位標(biāo)準(zhǔn)中試樣標(biāo)距G=4D。對于ASTM標(biāo)準(zhǔn)評價的產(chǎn)品（除非有特別說明的），其圓形試樣延伸率都是針對G= 4D試樣，因此它與中國GB/228標(biāo)準(zhǔn)中延伸率的測定是有很大的不同的。A370與E8/E8M在機加工試件標(biāo)距規(guī)定上基本是相同的，但在其標(biāo)準(zhǔn)的第8.2條款中規(guī)定：當(dāng)采用全截面試件時，如產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)沒有另行規(guī)定，標(biāo)距應(yīng)按8英寸（200mm）進行測量。因此在產(chǎn)品測試時應(yīng)關(guān)注產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)在試驗方法使用上的具體規(guī)定，如未加規(guī)定應(yīng)按E8/E8M這個通用標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行較為合適。
1.3 試樣原始橫截面的測定
GB/228標(biāo)準(zhǔn)中試樣原始橫截面的測定按表3來計算，并至少保留4位有效數(shù)字。
表3 標(biāo)準(zhǔn)中試樣原始橫截面積測定
試樣類別 | 截面類型 | 截面面積的確定 | 計算公式 | 說明 |
機加工 | 矩形截面 | 在標(biāo)距的兩端及中間三處測量寬度和厚度或直徑，取三處小橫截面積 | S0=ab | a:試樣厚度 b:試樣寬度 d:試樣直徑 |
圓形截面 | S0=πd2 | |||
非機加工 | 全截面 | 除產(chǎn)品有特別規(guī)定外，全截面試件截面面積應(yīng)根據(jù)試樣長度、試樣質(zhì)量和材料密度來確定。 | S0=m蟻L脳1000' type="#_x0000_t75"> | m:試樣質(zhì)量 L:試樣長度 ρ:材料密度 |
在ASTM E8/E8M和A370標(biāo)準(zhǔn)中，為了保證試樣斷裂位置在標(biāo)距內(nèi)，允許試樣平行段從兩端到中間逐漸減少，形成一個錐度，但這個錐度應(yīng)不大于1％。因此試樣原始橫截面測量只需在試樣標(biāo)距中心測量，按S0 =πd2或S0=ab計算即可。
1.4 試驗機設(shè)備和測量設(shè)備
1.4.1 試驗機
中美標(biāo)準(zhǔn)中試驗機測試準(zhǔn)確度均要求為1級或優(yōu)于1級準(zhǔn)確度。試驗開始前必須按GB/T16825進行檢驗；美標(biāo)按ASTM E4進行檢驗，要求示值誤差不大于±1％。
1.4.2 引伸計
國標(biāo)規(guī)定引伸計應(yīng)符合GB/T 12160標(biāo)準(zhǔn)要求，美標(biāo)應(yīng)符合ASTM E83。在測定金屬材料的性能時，選用引伸計精度的等級見表4。從表中可以看出美標(biāo)在測定同一性能指標(biāo)時，引伸計級別要求高于國標(biāo)要求。
表4 引伸計精度的等級
標(biāo)準(zhǔn) | 性能 | 等級 | 精度 |
GB/228 | ReH、ReL、Rp、Rt、Rf、Ae | 高于1級 | ±1% |
Rm、A、At、Ag、Agt | 高于2級 | ±2% | |
E8/E8M和A370 | Rp、Rt、A、At、Ag | 高于B2級 | ±0.5% |
A（5~50%） | 高于C級 | ±1% | |
A（≥50%） | 高于D級 | ±2% |
1.5 試驗控制過程
1.5.1 室溫拉伸試驗的溫度控制
在GB/228標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定室溫范圍10～35℃；E 8/E8M標(biāo)準(zhǔn)中室溫范圍為10～38℃；A370中雖未規(guī)定室溫范圍，但大多金屬制品標(biāo)準(zhǔn)及焊接規(guī)程在引用 370時，通常要求拉伸試驗溫度不低于10℃，因此在實踐過程中，可依據(jù)E8/E8M來控制。
1.5.2 試驗速率控制
GB/228標(biāo)準(zhǔn)中試驗速率有應(yīng)力速率（N/mm2·S-1）、應(yīng)變速率（m/m·S-1）、試驗機夾頭分離速率三種控制方法。拉伸試驗過程中，在彈性階段采用應(yīng)力速率控制方法，接近屈服時應(yīng)過渡到應(yīng)變控制，平行長度內(nèi)的應(yīng)變應(yīng)盡可能的保持恒定，屈服結(jié)束后可調(diào)整應(yīng)變速率至試樣斷裂。如試驗機無應(yīng)變控制系統(tǒng)，則從屈服即將開始前到屈服完成不再對試樣機油門進行調(diào)節(jié)，屈服結(jié)束后按應(yīng)力速率至試樣斷裂。除非產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)另有規(guī)定，試驗速率應(yīng)符合表5要求。
表5 試驗速率
標(biāo)準(zhǔn) | 變形特性 | 應(yīng)變速率（m/m·s-1） | 試驗機夾頭分離速率（m/m·s-1） | 應(yīng)力速率 N/mm2·s-1 | |
GB/228 | 彈性變形 | 彈性階段 | / | / | 2～20（E＜150GMPa） 6～60（E≥150GMPa） |
塑性變形 | 屈服階段 | 0.00025～0.0025 | 0.00025～0.0025 | ||
屈服后階段 | ≤0.008 | ≤0.008 | |||
ASTM E8/E8M | 彈性變形階段 | 任意常規(guī)速度 | 任意常規(guī)速度 | 任意常規(guī)速度 | |
屈服變形階段 | / | / | 1.15～11.5 | ||
測定抗拉強度 （延伸率≤5%） | 0.0008～0.008 | 0.0008～0.008 | / | ||
測定抗拉強度 （延伸率≤5%） | / | / | 1.15～11.5 | ||
A370 | 彈性變形階段 | 任意常規(guī)速度 | 任意常規(guī)速度 | 任意常規(guī)速度 | |
屈服變形階段 | 0.0001～0.001 | 0.0001～0.001 | 1.15～11.5 | ||
測定抗拉強度 | 0.0008～0.008 | 0.0008～0.008 | 1.15～11.5 | ||
在E8/E8M和A370標(biāo)準(zhǔn)中試驗速率除與GB/228相同的應(yīng)力速率、應(yīng)變速率、試驗機夾頭分離速率三種方法外，還有試驗時間和空載十字速率。在ASTM標(biāo)準(zhǔn)體系里，試樣速度控制方式以及試樣速率范圍的選擇是產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的責(zé)任，當(dāng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范中沒有規(guī)定時，可按E8/E8M和A370標(biāo)準(zhǔn)中試驗速率來執(zhí)行。除非產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)另有規(guī)定，試驗速率應(yīng)符合表5要求。
測定屈服性能時，在達到規(guī)定屈服強度的一半或抗拉強度的四分之一前至屈服結(jié)束這個階段，E8/E8M要求按應(yīng)力速率（1.15～11.5N/mm2·S-1）控制，在實際操作中，試樣開始屈服時，應(yīng)力速度持續(xù)下降，甚至出現(xiàn)負(fù)值，要保持這個應(yīng)力速率，就要求試驗機油門開的很大，這樣就會造成屈服強度偏高，顯然不切合實際。不過在A370標(biāo)準(zhǔn)中則規(guī)定按應(yīng)變速率（0.0001～0001/S ）控制，因此實驗過程中可參考A370來執(zhí)行。同GB/228標(biāo)準(zhǔn)中相比，E8/E8M和A370測定屈服性能的試驗速率略低；抗拉強度測定的應(yīng)變速率為0.0008～0.008/s，而GB/228標(biāo)準(zhǔn)中無下限要求。
1.6 屈服性能的測定
GB/228與E8/E8M測定屈服性能的方法基本相同，主要采用下列4種方法。
圖解法：主要用于測定上、下屈服強度。試驗時記錄力-延伸或力-位移曲線，從圖中讀取力下降前的大力（上屈服強度）和不計初始瞬時效應(yīng)時屈服階段的小力（下屈服強度）。如可以使用計算機自動記錄，可不用繪制曲線。
指針方法：試驗從測力度盤上讀取力下降前的大力（上屈服強度）和不計初始瞬時效應(yīng)時屈服階段的小力（下屈服強度）。如可以使用計算機自動記錄，該方法實際上記錄的是力-時間的曲線。E8/E8M標(biāo)準(zhǔn)中稱為“力停止法”，規(guī)定只能測定上屈服強度。
規(guī)定非比例延伸法：E8/E8M標(biāo)準(zhǔn)中稱為“偏移法”，與GB/228中規(guī)定非比例延伸強度測定的方法一致。該方法主要用于測定屈服強度不明顯的材料，通常規(guī)定以非比例延伸率的0.2%所對應(yīng)的平行線與曲線交截點的強度來代表材料的屈服強度，如Rp0.2。
規(guī)定總延伸法：E8/E8M標(biāo)準(zhǔn)中稱為“負(fù)荷下總伸長法”，與GB/228中規(guī)定總延伸強度（Rt）測定的方法一致。通常規(guī)定以總延伸率的0.5%所對應(yīng)的平行線與曲線交截點的強度：來代表材料的屈服強度，如Rt0.5。
1.6.1 抗拉強度的測定
抗拉強度指試樣所能承受的大破壞極限負(fù)載，中美標(biāo)準(zhǔn)中在抗拉強度的測定規(guī)定*相同。
1.6.2 伸長率的測定
在GB/228標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了五種類別伸長率的測定：斷后伸長率、斷裂總伸長率、大力總伸長率、大力非比例伸長率及屈服點延伸率。我國金屬制品通常采用斷后伸長率進行產(chǎn)品評價，E8/E8M中僅規(guī)定了斷后伸長率測量方法，與GB/228基本相同，但在斷裂位置的規(guī)定上略有不同。
表6 斷后標(biāo)距測量精度
| 標(biāo)準(zhǔn) | 伸長率 | 測量精度 |
| GB/228 | ＞5% | 0.25mm |
| ≤5% | 0.02mm | |
| ASTM E8/E8M | ＞3% | 0.25mm（標(biāo)距≤50mm） |
| 標(biāo)距的1%（標(biāo)距＞50mm） | ||
| ≤3% | 0.05mm |
GB/228中要求斷裂位置必須在距標(biāo)距端部大于三分之一時，其結(jié)果才有效；E8/E8M標(biāo)準(zhǔn)中要求為大于四分之一處。當(dāng)斷裂位置不滿足要求時，仍應(yīng)繼續(xù)測量，如果結(jié)果大于或等于產(chǎn)品技術(shù)要求，結(jié)果有效；如果不能滿足，GB/228標(biāo)準(zhǔn)中還可以采用位移法進行測量，而E8/E8M不能采用位移法測量，需重新取樣試驗。斷后標(biāo)距的測量精度應(yīng)符合表6的要求。
1.7 試驗結(jié)果修約
拉伸試驗數(shù)據(jù)的修約主要涉及到強度、伸長率和斷后伸長率。中美標(biāo)準(zhǔn)在性能結(jié)果數(shù)值修約間隔規(guī)定中略有差別（見表7），GB/228標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的修約間隔相對較小。E8/E8M及A370在斷后延伸率的修約間隔上差別較大，按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的試驗標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。關(guān)于修約規(guī)則，GB/228按GB8170《數(shù)值修約規(guī)則》執(zhí)行：E8/E8M及A370按AETM E29修約規(guī)則來執(zhí)行；二者在方法上一致。
表7 性能結(jié)果數(shù)值修約間隔
| 標(biāo)準(zhǔn) | 性能 | 適用范圍 | 修約間隔 | 說明 |
| GB/228 | 屈服及抗拉強度 | ≤200MPa | 1MPa | / |
| ＞200～1000MPa | 5MPa | / | ||
| ＞1000MPa | 10MPa | / | ||
| 屈服點延伸率 | / | 0.05% | / | |
| 伸長率 | / | 0.5% | / | |
| 斷面收縮率 | / | 0.5% | / | |
| E8/E8M及A370 | 屈服及抗拉強度 | ≤500MPa | 1MPa | / |
| ＞500～1000MPa | 5MPa | / | ||
| ＞1000MPa | 10MPa | / | ||
| / | 1MPa | 適用于鋁和鎂合金制品 | ||
| 斷后伸長率 | ≤3% | 0.2% | 僅在E8/E8M規(guī)定，當(dāng)伸長率＞3%時，未做具體規(guī)定 | |
| ＜10% | 0.5% | 僅在A370規(guī)定 | ||
| ≥10% | 1.0% | |||
| 斷面收縮率 | ＜10% | 0.5% | / | |
| ≥10% | 1.0% | / |
1.8 復(fù)檢和判定
拉伸試樣檢測結(jié)果不符合產(chǎn)品技術(shù)要求時，中美產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中均允許對產(chǎn)品進行復(fù)檢，但復(fù)檢的條件和要求不盡相同。中美標(biāo)準(zhǔn)中復(fù)檢的條件和要求均由產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)給出或。我國多數(shù)金屬制品標(biāo)準(zhǔn)按GB/T 17505《鋼及鋼產(chǎn)品交貨一般技術(shù)要求》執(zhí)行，其規(guī)定為：任何檢驗如有某一項試驗結(jié)果不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，則從同一批選取雙倍試樣進行該不合格項目的復(fù)檢。復(fù)檢結(jié)果中任何一個試樣仍不合格，則判定整批產(chǎn)品不合格。而美標(biāo)金屬制品中，如ASTM A615/A615M《Standard Specification for Deformed and Plain Carbon-Steel Bars for Concrete Reinforcement鋼筋混凝土用帶肋和光圓碳素鋼棒標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程》規(guī)定：如果抗拉強度低于標(biāo)準(zhǔn)值2000psi（約14MPa）、屈服強度低于標(biāo)準(zhǔn)值1000psi（約7MPa）、伸長率低于標(biāo)準(zhǔn)值296以內(nèi)，允許進行復(fù)檢，從同一批選取雙倍試樣進行該不合格項目的復(fù)檢，復(fù)檢結(jié)果中任何一個試樣仍不合格，則判定整批產(chǎn)品不合格。這個復(fù)檢條件在美標(biāo)的其他鋼產(chǎn)品中，如碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強度鋼制品等都有類似規(guī)定，而我國標(biāo)準(zhǔn)沒有此類規(guī)定。另外在試樣制作和試驗過程正常的情況下，美標(biāo)允許多進行兩次復(fù)檢，我國只允許進行一次復(fù)檢。
相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確無誤:
GB/T 228 金屬材料拉伸試驗方法
ASTM E8/E8M 金屬材料拉伸試驗方法
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