濟(jì)南天山精工軸承公司介紹拉伸、沖擊、

硬度試驗方法國際標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)和問題

1 前言

ISO/TC164技術(shù)委員會對所負(fù)責(zé)的試驗方法

標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了改進(jìn)和修訂，其中對于拉伸、沖擊和

硬度試驗方法標(biāo)準(zhǔn)的一些研究和修改影響較大。

在執(zhí)行這些標(biāo)準(zhǔn)時，會遇到一些問題需要分析和

選擇。例如：拉伸試驗方法標(biāo)準(zhǔn)對于應(yīng)力速率的

規(guī)定存在不同的理解，根據(jù)不同的理解會采用不

同的拉伸速率，從而影響測量結(jié)果。所以，需要

分析產(chǎn)生的各種理解的原因和問題，為合理選擇

測量條件提供依據(jù)。沖擊試驗標(biāo)準(zhǔn)涉及兩種擺錘

的沖擊試驗機(jī)，兩種沖擊試驗機(jī)測量結(jié)果是否一

致是執(zhí)行這個標(biāo)準(zhǔn)前需要關(guān)注的問題。在什么情

況下需要采用V形缺口沖擊標(biāo)樣校驗沖擊機(jī)，也

是執(zhí)行沖擊試驗機(jī)標(biāo)準(zhǔn)時需要明確的問題。硬度

試驗方法標(biāo)準(zhǔn)的修改完善，在多個方面起了示范

的作用。

2 對于拉伸標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)力速率的不同理解而引起的

問題

室溫拉伸試驗方法廣泛用于測量金屬材料的

力學(xué)性能，拉伸速度對于很多材料的測量結(jié)果有

顯著的影響。過去，由于試驗設(shè)備控制能力限制

，標(biāo)準(zhǔn)上規(guī)定的拉伸速率范圍的上下限之比通常

為10倍，如ISO 6892-1998規(guī)定的測量上屈服的

應(yīng)變速率范圍的上下限之比都是10倍；對于只規(guī)

定大速率沒有寫明速率范圍的情況，ASTM

A370中進(jìn)一步規(guī)定，“在任何情況下，測量屈服

點或者屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的小實驗速率不應(yīng)

低于規(guī)定的大速率的1/10”。

而隨著傳感器和計算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用到拉伸

機(jī)中，速率控制精度可以大幅度提高，已經(jīng)有條

件把拉伸速率控制在較小的范圍內(nèi)。另一方面，

拉伸速率會顯著影響很多材料的測量結(jié)果，允許

的速率范圍太大不利于測量結(jié)果的再現(xiàn)性。

為了改善測量結(jié)果的再現(xiàn)性，一些鋼鐵和汽

車企業(yè)采用了在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)規(guī)定了一個指

定的速率，如規(guī)定測量屈服強(qiáng)度采用5％Lc/min。

這個指定的速率既在ASTM A370標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍

之內(nèi)，又在ISO 6892標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍之內(nèi)，并且

因為采用指定速度，排除了在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)采

用不同速率引起測量結(jié)果變化，改善了拉伸試驗

結(jié)果的重復(fù)性和再現(xiàn)性。

另一方面，為了解決同樣的問題，歐洲鋼鐵

標(biāo)準(zhǔn)化委員會的技術(shù)委員會工作組

（ECISS/TC1/WG1）提出了用應(yīng)變速率定義拉伸

試驗的速率，并提出測量上屈服強(qiáng)度和非比例伸

長0.2％的屈服強(qiáng)度采用0.00025/s±20％速率，測

量下屈服強(qiáng)度采用0.0002/s-0.002/s速率。

ECISS/TC1/WG1把研究結(jié)果和建議提交到國際標(biāo)

準(zhǔn)化組織拉伸試驗分技術(shù)委員會，ISO 6892新標(biāo)

準(zhǔn)采用了保留原來標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定作為方法B，新提

出方法A，在方法A中推薦測量屈服強(qiáng)度采用名義

應(yīng)變量0.00025/s±20％速率，測量抗拉強(qiáng)度采用

名義應(yīng)變量0.0067/s±20％速率。

上述兩種改善測量結(jié)果再現(xiàn)性的方法，采用

測量抗拉強(qiáng)度的速率相同，而測量屈服的速率卻

存在顯著差別，兩種速率比達(dá)到3.3:1，對于拉

伸速率敏感的材料，兩種速率的測量結(jié)果會由顯

著差異。

之所以出現(xiàn)兩種測量屈服強(qiáng)度的速率，來源

于對標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)力速率的不同理解。ISO 6892中規(guī)

定測量鋼鐵的應(yīng)力速率為6MPa/s—60 MPa/s，

ASTM A 370中規(guī)定測量的應(yīng)力速率為1.15MPa/s

—11.5 MPa/s。對于應(yīng)力速率，可以有三種理解

：

（1）從試驗開始到測出屈服強(qiáng)度采用閉環(huán)控制

方法的實時應(yīng)力速率。

（2）實際采用應(yīng)變或者橫梁位移控制方式條件

下線彈性段的應(yīng)力速率。

（3）采用橫梁位移或者應(yīng)變控制方式下從速度

穩(wěn)定開始到測出屈服強(qiáng)度時間段的平均應(yīng)力速率

。

從字面上看，種理解符合標(biāo)準(zhǔn)的字面

含義。可是ASTM E8標(biāo)準(zhǔn)注明，在許多情狀下，

這種控制方法是不可行的。ASTMA 370中注明，

采用閉環(huán)控制的拉伸機(jī)不應(yīng)采用應(yīng)力速率控制方

式，也就是說，拉伸試驗不應(yīng)采用實時應(yīng)力速率

控制方式。

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