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| 标准编号 | GB/T 228.3-2019 (GB/T228.3-2019) | | 中文名称 | 金属材料 拉伸试验 第3部分：低温试验方法 | | 英文名称 | Metallic materials -- Tensile testing -- Part 3: Method of test at low temperature | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | H22 | | 国际标准分类 | 77.040.10 | | 字数估计 | 22,253 | | 发布日期 | 2019-08-30 | | 实施日期 | 2020-07-01 | | 旧标准 (被替代) | GB/T 13239-2006 | | 引用标准 | GB/T 228.1-2010; GB/T 12160; GB/T 16825.1 | | 采用标准 | ISO 6892-3-2015, MOD | | 起草单位 | 钢铁研究总院、冶金工业信息标准研究院、中国科学院理化技术研究所、国家有色金属质量监督检验中心、宝山钢铁股份有限公司、钢研纳克检测技术股份有限公司 | | 归口单位 | 全国钢标准化技术委员会(SAC/TC 183) | | 提出机构 | 中国钢铁工业协会 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | | 范围 | GB/T 228的本部分规定了在温度低于室温条件下金属材料拉伸试验方法的术语和定义、符号及说明、试样及其尺寸测量、试验设备、试验要求、性能测定、测定结果数值修约和试验报告等内容。本部分适用于温度在-196℃~<10℃范围内金属材料拉伸性能的测定。 | GB/T 228.3-2019
Metallic materials - Tensile testing - Part 3: Method of test at low temperature
ICS 77.040.10
H22
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 13239-2006
金属材料 拉伸试验
第3部分:低温试验方法
(ISO 6892-3:2015,MOD)
2019-08-30发布
2020-07-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
中国国家标准化管理委员会 发 布
目次
前言 Ⅰ
引言 Ⅲ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 符号及说明 2
5 原理 2
6 试样 3
7 原始横截面积(So)的测定 3
8 原始标距(Lo)的标记 3
9 试验设备 3
10 试验要求 4
11 拉伸试验性能的测定 8
12 试验结果数值的修约 8
13 试验报告 8
14 测量不确定度 9
15 图 9
16 附录 9
附录A (资料性附录) GB/T 228.1-2010中附录B和附录D的补充 10
附录B (资料性附录) 钢在不同试样尺寸和试验温度下在酒精和液氮中的冷却曲线实例 14
附录C (资料性附录) 测量不确定度 16
参考文献 17
前言
GB/T 228《金属材料 拉伸试验》分为以下4个部分:
---第1部分:室温试验方法;
---第2部分:高温试验方法;
---第3部分:低温试验方法;
---第4部分:液氦试验方法。
本部分为GB/T 228的第3部分。
本部分按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本部分代替GB/T 13239-2006《金属材料 低温拉伸试验方法》,与GB/T 13239-2006相比主要
技术内容变化如下:
---修改了标准名称;
---修改和增加了部分术语和符号,如指示温度符号由“θ”更改为“T”,规定温度符号由“θi”更改
为“Ti”,增加了术语“保温时间ts”,“规定非比例延伸强度Rp”改为“规定塑性延伸强度Rp”
(见第4章,GB/T 13239-2006的第4章);
---增加了引伸计的装卡方法(见第10章);
---增加了试验速率的控制方法A应变速率控制方法(见第10章);
---修改了试验结果数值的修约(见第12章,GB/T 13239-2006的第10章);
---增加了钢在不同试样尺寸和试验温度下的冷却曲线实例(见附录B)。
本部分使用重新起草法修改采用ISO 6892-3:2015《金属材料 拉伸试验 第3部分:低温试验方
法》。
本部分与ISO 6892-3:2015的技术性差异及其原因如下:
---关于规范性引用文件,本标准做了具有技术性差异的调整,以适应我国的技术条件,调整的情
况集中反映在第2章“规范性引用文件”中,具体调整如下:
● 用修改采用国际标准的GB/T 228.1-2010代替ISO 6892-1:2009(见各章);
● 用等同采用国际标准的GB/T 16825.1代替ISO 7500-1(见9.1);
● 用等同采用国际标准的GB/T 12160代替ISO 9513(见9.2)。
---修改了国际标准中的错误,表A.1中a0将“ >”改为“≥”,将“≤”改为“< ”,表A.2中将“ >”改
为“≥”(见附录A)。
---表A.3中将螺纹公称直径M6改为M8,M8改为M10,M10改为M12,M12改为M14(见附录
A),国际标准中规定的螺纹公称直径较小,试验时试样易在螺纹处断裂,因此根据试验经验建
议将螺纹公称直径要求增大。
本部分还做了下列编辑性修改:
---10.4.2.3标题中增加了“规定总延伸强度(Rt)(需要时)”(见10.4.2.3);
---将国际标准第12章j)中的数值修约内容作为一章(见第12章),后续章编号顺延;
---增加引用了GB/T 228.1-2010的资料性附录L(见第14章);
---在GB/T 228.1-2010适用于本部分的附录列表中增加附录L(见第16章);
---将附录C中表C.1中的符号“×”修改为“√”(见附录C)。
本部分由中国钢铁工业协会提出。
本部分由全国钢标准化技术委员会(SAC/TC183)归口。
本部分起草单位:钢铁研究总院、冶金工业信息标准研究院、中国科学院理化技术研究所、国家有色
金属质量监督检验中心、宝山钢铁股份有限公司、钢研纳克检测技术股份有限公司。
本部分主要起草人:翟战江、高怡斐、董莉、渠成兵、肖红梅、张红菊、刘涛、方健、侯慧宁、李璞。
本部分所代替标准的历次版本发布情况为:
---GB/T 13239-1991、GB/T 13239-2006。
引 言
GB/T 228的本部分提供了两种试验速率的控制方法。方法A基于应变速率(包括横梁位移速率)
和较窄的相对误差(±20%)。方法B基于传统的应变速率范围和相对误差。方法A旨在减小测定应
变速率敏感参数时试验速率的变化和减小试验结果的测量不确定度。
在低温拉伸试验中用于测定力学性能的试验速率与室温拉伸试验相同。本部分的修订结合了
GB/T 228.1和GB/T 228.2中新一套的试验速率,以减小试验结果的分散性。
金属材料 拉伸试验
第3部分:低温试验方法
1 范围
GB/T 228的本部分规定了在温度低于室温条件下金属材料拉伸试验方法的术语和定义、符号及
说明、试样及其尺寸测量、试验设备、试验要求、性能测定、测定结果数值修约和试验报告等内容。
本部分适用于温度在-196℃~< 10℃范围内金属材料拉伸性能的测定。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 228.1-2010 金属材料 拉伸试验 第1部分:室温试验方法(ISO 6892-1:2009,MOD)
GB/T 12160 单轴试验用引伸计的标定(GB/T 12160-2002,ISO 9513:1999,IDT)
GB/T 16825.1 静力单轴试验机的检验 第1部分:拉力和(或)压力试验机测力系统的检验与校
准(GB/T 16825.1-2008,ISO 7500-1:2004,IDT)
3 术语和定义
GB/T 228.1-2010界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
通常,所有试样几何尺寸均在室温下测量,引伸计标距有可能例外(见3.3)。
注:除非另有相关规范和协议规定,一般不测定下列低温性能:
---规定残余延伸强度(Rr);
---残余伸长率;
---残余延伸率;
---屈服点延伸率(Ae);
---最大力总延伸率(Agt);
---最大力塑性延伸率(Ag);
---断裂总延伸率(At)。
3.1
原始标距originalgaugelength
Lo
室温下,降温前和施力前的试样标距。
3.2
室温下,断后标距的残余伸长(Lu-Lo)与原始标距(Lo)之比的百分率。
注:详见GB/T 228.1-20103.4.2。
3.3
Le
用引伸计测量试样平行部分延伸时所使用引伸计起始标距长度。
3.4
延伸 extension
试验期间给定时刻引伸计标距(Le)的增量。
3.4.1
延伸率 percentageextension
用引伸计标距(Le)表示的延伸百分率。
3.5
断裂后试样横截面积的最大缩减量(So-Su)与原始横截面积So之比的百分率,So、Su通过室温下
测定的试样尺寸计算得到。
3.6
应力 stress
试验期间任一时刻的力除以试样原始横截面积(So)之商。
注:本部分中的应力是工程应力,通过室温下测定的试样横截面积计算得到。
3.7
保温时间 soakingtime
ts
施力前,保持试样温度稳定的时间。
4 符号及说明
GB/T 228.1-2010和表1中给出的符号和相应说明适用于本部分。
表1 符号及说明
符号 单位 说 明
T ℃ 试验时的设定温度或规定温度
Ti ℃ 试验时试样平行长度表面的测量温度
ts min 保温时间
5 原理
试验系用拉力拉伸试样,一般拉至断裂,测定GB/T 228.1-2010中第3章定义的一项或几项力学
性能。
试验在-196℃~< 10℃中规定的温度内进行。
6 试样
试样的相关要求见GB/T 228.1-2010第6章。
注:附录A给出试样实例。
7 原始横截面积(So)的测定
试样原始横截面积测定的相关要求见GB/T 228.1-2010第7章。
注:此参数是根据测量室温下的试样尺寸计算得到的。
8 原始标距(Lo)的标记
标记原始标距的相关要求见GB/T 228.1-2010第8章。
9 试验设备
9.1 测力系统
试验机的测力系统应按照GB/T 16825.1进行校准,其准确度应为1级或优于1级。
9.2 引伸计系统
引伸计系统的准确度级别应符合GB/T 12160的要求。测定规定塑性延伸强度或规定总延伸强
度,应使用不劣于1级准确度的引伸计系统;测定其他具有较大延伸率的性能,应使用不劣于2级准确
度的引伸计系统。
引伸计标距应不小于10mm,并置于试样平行长度的中心位置。
注:当使用引伸计测量试样的延伸直至断裂时,引伸计标距Le宜近似等于原始标距Lo,否则引伸计标距Le宜至少
为原始标距Lo的一半,且不大于平行长度Lc的90%。这是为了确保引伸计检测到试样上所有屈服现象的发
生。当测定发生在最大力或最大力之后的性能时,Le近似等于原始标距Lo。
引伸计伸出冷却装置外部分的设计应能防止气流的干扰,以使环境温度的变化对引伸计的影响减
至最小。最好保持试验机周围的温度和空气流动适当稳定。
9.3 冷却装置
9.3.1 基本要求
冷却装置应能使试样冷却到规定温度T。
冷却方式可以是:
---通过制冷装置;
---通过压缩气体(如CO2或N2)的膨胀;
---通过浸泡于保持在沸点的液体(如N2)或冷冻液(如酒精)中。
应使用气态或液态的冷却介质进行低温拉伸试验。冷却介质的类型对冷却时间和在试验中的热量
传递(等温线和/或绝热)具有显著影响,也可能对试验结果有显著影响。
冷却曲线的实例参见附录B。
9.3.2 温度的允许偏差
9.3.2.1 测量温度Ti是指在试样平行长度表面上或冷却液体中所测量的温度,该温度已进行系统误差
修正,但未考虑温度测量装置的不确定度。
9.3.2.2 规定温度T 和测量温度Ti的允许偏差为±3℃。试样表面的温度梯度不超过3℃。
9.3.2.3 直到屈服强度测定结束,沿试样平行长度上的温度应控制在允许误差范围之内。
注:当屈服强度测定结束时,应继续控制温度,但经验表明将试验温度控制在允许范围之内非常困难,尤其是在使
用气体冷却介质时。
9.3.3 温度的测量
9.3.3.1 当试样标距小于50mm时,应在试样平行长度的两端分别固定一支温度传感器;当标距大于
或等于50mm时,应在平行长度的两端及中心位置各固定一支温度传感器。
9.3.3.2 如果根据经验得知冷却装置与试样的相对位置可确保试样温度的变化符合9.3.2的规定,温度
传感器的数目可以减少。但是,至少在试样上固定一支温度传感器测量温度。
9.3.3.3 温度传感器测温端应与试样表面有良好的热接触。
注:使用合适类型和等级的温度传感器对温度测量的准确度至关重要。
9.3.3.4 如果试样位于可以假定为均匀的冷却液体中,可以在冷却介质中任意一点测量温度。
9.3.3.5 如果在液氮中进行试验,不必测量温度。在这种情况下,未使用温度记录装置应在试验报告中
注明。
9.3.4 温度测量系统的检验
9.3.4.1 温度测量装置的最低分辨力为1℃,温度在-40℃~< 10℃范围内,允许偏差为±2℃,温度
在-196℃~< -40℃到范围内,允许偏差为±3℃。
注:温度测量系统包括所有测量组件(传感器、电线、显示装置、连接件)。
9.3.4.2 温度测量系统的检验和校准应覆盖工作温度范围,周期不超过一年,在检验报告中要记录温度
测量系统的误差。温度测量系统的检验应溯源到温度的国际单位制。
10 试验要求
10.1 设定试验力零点
在试验加载链装配完成后,试样两端被夹持之前,应设定力测量系统的零点。一旦设定了力值零
点,在试验期间力测量系统不能再发生改变。
注:上述方法一方面是为了确保夹持系统的重量在测力时得到补偿,另一方面是为了保证夹持过程中产生的力不
影响力值的零点。
10.2 试样的夹持方法、引伸计的装卡方法和试样的冷却方法
10.2.1 试样的夹持方法
试样夹持的相关要求见GB/T 228.1-2010中10.2。
10.2.2 引伸计的装卡和设定标距长度方法
10.2.2.1 总则
试验时采用不同方法设定引伸计标距,将使测试结果存在细微差别。应将所采用的方法记录在试
验报告中。
注:因为本部分的温度变化区间只有约200℃,与拥有更大温度区间的GB/T 228.2[1]相比,热膨胀(收缩)对试验结
果的影响较小。
10.2.2.2 室温下的引伸计标距Le(方法1)
在室温下将引伸计按标称标距长度装卡在试样上,在试验温度下测量延伸,再通过室温下的标距计
算延伸率。不考虑试样的热延伸。
10.2.2.3 试验温度下修正的引伸计标距Le(方法2)
10.2.2.3.1 通则
Le包括试样和引伸计的热延伸。
10.2.2.3.2 试验温度下的引伸计标称标距Le(方法2a)
在试验温度下,施加试验力前,将引伸计按标称标距长度装卡在试样上。
10.2.2.3.3 室温下增加的引伸计标称标距Le(方法2b)
在室温下将引伸计按大于标称标距长度装卡在试样上,使试样平行长度表面温度达到试验温度时,
引伸计为标称标距长度。用标称标距长度计算延伸率。
10.2.2.3.4 试验温度下修正的引伸计标距Le(方法2c)
在室温下将引伸计按标称标距长度装卡在试样上。用试验温度下修正的标称标距(室温下的标距
长度加上热膨胀)计算延伸率。
注:在本部分中,热膨胀是负值。
10.2.3 试样的冷却方法
在施加试验力前,将试样冷却至规定温度T,并至少保持10min(保温时间)。应在引伸计输出稳
定后施加试验力。
注:对于较大试样(例如So >100mm2),欲使整个横截面均达到规定温度需要更长的保温时间。
冷却过程中,试样的温度应不低于规定温度的偏差下限,除非双方达成特殊协议。
10.3 应变速率控制的试验速率(方法A)
10.3.1 总则
方法A是为了减小测定应变速率敏感参数(性能)时的试验速率变化和试验结果的测量不确定度。
应变速率控制的试验速率(方法A)附加要求见GB/T 228.1-2010中10.3.1。
并非所有的室温拉伸试验性能在低温都要测定,因此应采用适当的试验速率或方法测定低温拉伸
试验性能(见图1)。
a) 方法A b) 方法B
说明:
·---应变速率,s-1;
t---拉伸试验时间进程;
1---范围1:e
=0.00007s-1(0.0042min-1),相对误差±20%;
2---范围2:e
=0.00025s-1(0.015min-1),相对误差±20%;
3---范围3:e
=0.002s-1(0.12min-1),相对误差±20%;
4---范围4:e
=0.0067s-1(0.4min-1),相对误差±20%;
5---控制模式:引伸计控制或横梁位移控制;
6---控制模式:横梁位移控制;
7---试验的弹性范围;
8---测定ReL、Rp性能参数的塑性范围;
9---测定Rm、A,Z 性能参数的最大应变速率。
a 建议。
图1 拉伸试验中测定ReH、ReL、Rp、Rm、A 和Z时应选用的应变速率范围
10.3.2 上屈服强度ReH或规定延伸强度Rp和Rt(需要时)的测定
测定上屈服强度ReH或规定延伸强度Rp和Rt(需要时)的应变速率要求参照GB/T 228.1-2010
中10.3.2,但应遵循下列规定范围(见图1):
---范围1:e
Le=0.00007s-1(0.0042min-1),相对误差±20%。
---范围2:e
Le=0.00025s-1(0.015min-1),相对误差±20%(如果没有其他规定,推荐选取该速
率;见图1)。
10.3.3 下屈服强度ReL和屈服点延伸率Ae(需要时)的测定
测定下屈服强度ReL和屈服点延伸率Ae(需要时)的应变速率要求参照 GB/T 228.1-2010中
10.3.3,但应遵循下列规定范围(见图1):
---范围2:e
Lc=0.00025s-1(0.015min-1),相对误差±20% (如果没有其他规定,推荐选取该速
率;见图1);
---范围3:e
Lc=0.002s-1(0.12min-1),相对误差±20%。
注:建议横梁位移控制。
10.3.4 抗拉强度Rm、断后伸长率A、断面收缩率Z、最大力总延伸率Agt和最大力塑性延伸率Ag(需要
时)的测定
测定抗拉强度Rm、断后伸长率A、断面收缩率Z、最大力总延伸率Agt和最大力塑性延伸率Ag(需
要时)的应变速率要求参照GB/T 228.1-2010中10.3.4,但应遵循下列规定范围(见图1):
---范围2:e
Lc=0.00025s-1(0.015min-1),相对误差±20%;
---范围3:e
Lc=0.002s-1(0.12min-1),相对误差±20%;
---范围4:e
Lc=0.0067s-1(0.4min-1),相对误差±20%(如果没有其他规定,推荐选取该速率;
见图1)。
注:建议横梁位移控制。
如果拉伸试验仅仅是为了测定抗拉强度,根据范围4及试样的平行长度估算的横梁位移速率适用
于整个试验。
10.4 扩展应变速率范围的试验方法(方法B)
10.4.1 总则
方法B采用的是传统的应变速率范围。
注:即使是采用规定范围内的试验速率也可能影响测定的性能参数。
10.4.2 测定屈服强度或规定延伸强度的试验速率
10.4.2.1 测定上屈服强度(ReH)的试验速率
在弹性范围内直至上屈服强度,应变速率应在0.00003s-1~0.00030s-1之间,并尽可能保持
恒定。
如果试验机不能测定和控制应变速率,可以通过控制横梁位移速率使等效的应力速率在
6MPa·s-1~60MPa·s-1范围内。
10.4.2.2 测定下屈服强度(ReL)的试验速率
若仅测定下屈服强度,弹性范围内的试验速率应符合10.4.2.1的要求,在屈服阶段的应变速率应在
0.00003s-1~0.0025s-1之间,并尽可能保持恒定。
如果这一应变速率不能直接控制,应在屈服开始前,调整横梁位移速率,直至屈服完成之前不再调
整试验机的控制。
10.4.2.3 测定规定塑性延伸强度(Rp)和规定总延伸强度(Rt)(需要时)的试验速率
试验机横梁位移速率尽可能保持恒定,弹性范围内的应力速率应符合10.4.2.1的要求。这一横梁
位移速率应保持直至规定塑性延伸强度或规定总延伸强度测定为止。在任何情况下,应变速率应不超
过0.0025s-1。
10.4.3 测定抗拉强度的试验速率
在塑性范围内,应变速率应不超过0.008s-1。
如果试验不包括屈服强度或规定延伸强度的测定,在弹性范围内的应变速......
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