| 标准编号 | GB/T 5027-2025 (GB/T5027-2025) | | 中文名称 | 金属材料 薄板和薄带 塑性应变比（r值）的测定 | | 英文名称 | Metallic materials - Sheet and strip - Determination of plastic strain ratio (r) | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | H23 | | 国际标准分类 | 77.040.10 | | 字数估计 | 27,266 | | 发布日期 | 2025-06-30 | | 实施日期 | 2026-01-01 | | 旧标准 (被替代) | GB/T 5027-2016 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会 | GB/T 5027-2025: 金属材料 薄板和薄带 塑性应变比（r值）的测定
ICS 77.040.10
CCSH23
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 5027-2016
金属材料 薄板和薄带
塑性应变比(r值)的测定
[ISO 10113:2020,Metalicmaterials-Sheetandstrip-
2025-06-30发布
2026-01-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅲ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 符号和说明 2
5 原理 3
6 试验设备 5
7 试样 5
8 试验程序 5
9 附加试验结果 10
10 试验报告 10
附录A(资料性) 本文件与ISO 10113:2020技术差异及原因一览表 12
附录B(资料性) r值测定误差的追溯方法 13
参考文献 23
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
本文件代替 GB/T 5027-2016《金属材料 薄板和薄带 塑性应变比(r 值)的测定》。与
GB/T 5027-2016相比,除结构调整和编辑性改动外,主要技术变化如下:
---更改了表1中的部分符号和说明(见第4章,2016年版的第4章);
---更改了试验程序,重新划分了r 值测定所使用的三种方法(人工、半自动和自动)(见第8
章,2016年版的第8章);
---将r值计算的条款合并至第8章,将r值的数据评估方法明确划分为单点方法A(扣除弹性应
变)、单点方法B(不扣除弹性应变)以及区间回归法(见第8章,2016年版的第9章);
---将加权平均值和各向异性度的条款更改为附加试验结果(见第9章,2016年版的第9章);
本文件修改采用ISO 10113:2020《金属材料 薄板和薄带 塑性应变比(r值)的测定》。
本文件与ISO 10113:2020相比做了下述结构调整:
---8.4.3.4对应ISO 10113:2020的8.4.3.3,公式(17)对应ISO 10113:2020的公式(14);
---附录B对应ISO 10113:2020的附录A。
本文件与ISO 10113:2020相比,存在较多技术差异,在所涉及的条款外侧页边空白位置用垂直单
线(|)进行了标示。这些技术差异及其原因一览表见附录A。
本文件做了下列编辑性改动:
---删除了国际标准的第4章表1中的注1;
---删除了国际标准的资料性附录B“符号对照表”。
---新增引用的中文文献。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国钢铁工业协会提出。
本文件由全国钢标准化技术委员会(SAC/TC183)归口。
本文件起草单位:武汉钢铁有限公司、深圳三思纵横科技股份有限公司、冶金工业信息标准研究院、
宝钢湛江钢铁有限公司、本钢板材股份有限公司、国标(北京)检验认证有限公司、深圳市海塞姆科技有
限公司、深圳万测试验设备有限公司、天津泰格瑞祥仪器设备有限公司。
本文件主要起草人:凃应宏、李荣锋、闻臻、侯慧宁、历妍、刘宏亮、尚伦、张红菊、杨新、黄星、董强、
梁廷峰、董莉、刘冬、李微、富聿晶、曹东东、李长太、刘波、郭碧城。
本文件及其所代替标准的历次版本发布情况为:
---1985年首次发布为GB/T 5027-1985,1999年第一次修订,2007年第二次修订,2016年第三
次修订;
---本次为第四次修订。
金属材料 薄板和薄带
塑性应变比(r值)的测定
1 范围
本文件规定了金属薄板和薄带塑性应变比测定的原理、试验设备、试样、试验程序、附加试验结果和
试验报告。
本文件适用于金属薄板和薄带塑性应变比的测定。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;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 228.1-2021 金属材料 拉伸试验 第1部分:室温试验方法(ISO 6892-1:2019,MOD)
GB/T 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定
GB/T 12160 金属材料 单轴试验用引伸计系统的标定(GB/T 12160-2019,ISO 9513:2012,
IDT)
3 术语和定义
GB/T 228.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
塑性应变比 plasticstrainratio
在单轴拉伸应力作用下,试样宽度方向真实塑性应变与厚度方向真实塑性应变的比值,见公式(1):
r=
εp_b
εp_a
(1)
式中:
εp_a---厚度方向真实塑性应变;
εp_b---宽度方向真实塑性应变。
注1:以上单应变点的表达式仅适用于均匀塑性应变范围的情况。
注2:因为测量长度的变化量比厚度的变化量更容易、更精确,如果材料的塑性延伸率未超过最大力塑性延伸率
Ag,由体积不变原理推导出的下列关系式用于计算塑性应变比r值,见公式(2)。
r=
ln
b1
bo()
ln
Lobo
L1b1()
注3:对于某些在塑性变形过程中存在相变的材料,整个测量段的体积不能总是假设不变。该种情况下,有关各方
协商测量方法。
注4:因为r值大小取决于试样与轧制方向的取样方向和应变水平,相关的符号用下标注明取样方向和(工程)塑性
应变水平,例如:r45/20(见表1)。
3.2
将不同取样方向试样的rx/y值代入公式(3)计算得到的加权平均值。不同方向的r值采用相同的
测定方法以及相同的(工程)塑性应变y或(工程)塑性应变范围α-β测得。
r=
r0/y+r90/y+2r45/y
(3)
注:对某些材料也可采用其他的取样方向,此时需采用不同于公式(3)的计算公式。
3.3
Δr
将不同取样方向试样的rx/y值代入公式(4)计算得到的数值。不同方向的r值采用相同的测定方
法以及相同的(工程)塑性应变y或(工程)塑性应变范围α-β测得。
Δr=
r0/y+r90/y-2r45/y
(4)
注:对某些材料也可采用其他的取样方向,此时需采用不同于公式(4)的计算公式。
3.4
泊松比 Poisson’sratio
试样宽度方向弹性应变与长度方向弹性应变的比值。
4 符号和说明
本文件使用的符号及其说明见表1。
表1 符号和说明
符号 说明 单位
ao 试样原始厚度 mm
a1 试样进行规定应变并卸载后的厚度 mm
Ag 最大力塑性延伸率 %
bo 试样平行长度的原始宽度的平均值 mm
b1 试样进行规定应变并卸载后的平均宽度 mm
Δb 采用宽度引伸计测得的瞬时宽度缩小量 mm
epy
测定塑性应变比的规定(工程)塑性应变水平[用于单点计算方法,epy=百分
比表示的(工程)塑性应变a],该值应该处于单根测试曲线的加工硬化区间内
(小于或等于Ag)
epα-pβ
测定塑性应变比的规定(工程)塑性应变范围(线性回归方法,α=百分比表示
的塑性应变下限,β=百分比表示的塑性应变上限b),β值应该处于单根测试
曲线的加工硬化区间内(小于或等于Ag)
ep_b 测试时试样宽度方向的瞬时(工程)塑性应变 %
表1 符号和说明 (续)
符号 说明 单位
ep_l 测试时试样长度方向的瞬时(工程)塑性应变 %
εp_a 厚度方向真实塑性应变 -
εp_b 宽度方向真实塑性应变 -
εp_l 长度方向真实塑性应变 -
F 力 N
Lo 原始标距 mm
L1 试样进行规定应变并卸载后的标距长度 mm
ΔL 加载情况下,引伸计原始标距的瞬时延伸量 mm
Le 引伸计标距 mm
mE 应力-延伸率曲线弹性部分的斜率 MPa
mr 宽度方向真实塑性应变与长度方向真实塑性应变关系曲线的线性回归斜率 -
r 塑性应变比 -
r rx/y加权平均值 -
Δr 塑性应变比各向异性度 -
rx/y
采用指定方向x和规定塑性应变量y所表示的塑性应变比 (x为相对于轧制
方向的夹角,单位为度,y的单位为%)
rx/α-β
采用指定方向x和规定塑性应变范围epα至epβ所表示的塑性应变比 (x为相
对于轧制方向的夹角,单位为度,α和β的单位为%)
Rm 抗拉强度 MPa
So 试样原始横截面积 mm2
Si 瞬时横截面积 mm2
υ 泊松比 -
α,β,x,y 下标变量 -
注:1MPa=1N/mm2
a 通常该值在产品标准中规定。
b 通常这些值在产品标准中规定。
5 原理
塑性应变比(r值)通常用来对材料进行表征和评价,也用作成型过程的数值模拟。
将试样拉伸至一个规定的(工程)塑性应变水平,根据卸载后或扣除弹性应变后试样宽度和厚度的
变化值来计算r值,或基于体积不变原理采用试样长度和宽度的变化值来计算r值,见公式(5)。
εp_a+εp_b+εp_l=0 (5)
式中:
εp_a---厚度方向真实塑性应变εp_a=ln
a1
ao
εp_b---宽度方向真实塑性应变εp_b=ln
b1
bo
εp_l---长度方向真实塑性应变εp_l=ln
L1
Lo
体积不变原理仅仅适用于最大力塑性延伸率Ag之前的情形,这是由于过了该点后试样将发生局部
颈缩,此原理不再有效。
有些材料会在Ag之前明显呈现轻微局部颈缩,这可能导致试样在宽度方向的瞬时减小值偏大,从
而使r值的测定结果偏高,尤其当横向引伸计仅装夹在试样原始标距的中间区域时,这种偏差更加明
显。此时,推荐采用如下两种处理方式:
a) 横向引伸计宜能够在多个位置测量试样宽度方向的瞬时减少值,并且测量点覆盖整个(纵向)
标距长度;
b) 试样的平行段长度宜至少六倍于试样标距内原始宽度bo。
试样相对于轧制方向的取样方向以及测定r值规定的(工程)塑性应变水平由相关产品标准规定。
当r >1时,材料形变特征是宽度方向比厚度方向发生更大的变形(εp_b >εp_a,见图1);当r< 1
时,材料厚度方向比宽度方向发生更大的变形(εp_b< εp_a,见图1);当r=1时,材料厚度方向与宽度方向
的变形行为呈各向同性(εp_b=εp_a,见图1)。
标引序号说明:
1---试样平行段的原始横截面;
2---材料在宽度方向产生较大变形;
3---各向同性材料(在宽度方向和厚度方向变形一致[εp_b=εp_a]);
4---材料在厚度方向产生较大变形;
a 随着塑性延伸的增加。
图1 不同r值所对应的横截面变化示意图
6 试验设备
6.1 拉力试验机应满足GB/T 228.1对设备的规定。
6.2 对于人工测量方法(见8.2),测量试样原始标距长度以及发生塑性变形并卸载后的标距长度的装
置,其准确度应达到或优于±0.2%。测量试样原始宽度以及发生塑性变形并卸载后的试样宽度的装
置,其准确度应达到或优于±0.005mm。
6.3 对于半自动测量方法(见8.3),纵向引伸计应满足GB/T 12160中的1级或优于1级准确度要求。
对于测量试样原始宽度以及发生塑性变形并卸载后的试样宽度的装置,其准确度应达到或优
于±0.005mm。
注:纵向引伸计标距Le准确与否对r值的测定有较大影响。
6.4 对于自动测量方法(见8.4),在所用的量程内,引伸计应符合GB/T 12160中的1级或优于1级准
确度要求,试样原始宽度的测量装置,其准确度应达到或优于±0.1%。
注:当引伸计的标距较长以及延伸量较大时,1级引伸计的最大测量误差可能超出±0.01mm。
6.5 试样的夹持方法应按GB/T 228.1的规定执行。
7 试样
7.1 应按照相关产品标准要求取样,如果产品标准没有规定,按照有关各方的协议取样。
7.2 试样类型和试样制备,包括尺寸公差、形状公差、原始标距的标记,应符合GB/T 228.1―2021附
录E的规定。在标距范围内试样两边应足够平行,以保证任意两处宽度测量的差值小于宽度测量平均
值的0.1%。
7.3 为了使GB/T 228.1-2021(附录E)中所列各类试样在标距内产生均匀的形变,应确保试样的平
行段长度Lc≥(Lo+2bo)。如果因为产品尺寸不足,无法满足Lc≥(Lo+2bo),经供需双方同意,可采
用Lc满足GB/T 228.1-2021附录E规定最小值的试样,推荐采用多线测量方式的横向引伸计(见参考
文献[1]),或经各方协商同意后选择更小标距。
7.4 除非另有规定,试样厚度应为测试板材的全厚度。
7.5 试样平行段内不应存在表面缺陷(如划痕)。
8 试验程序
8.1 一般要求
8.1.1 试验一般在10℃~35℃室温下进行。当要求在控温条件下进行试验时,温度应控制在(23±
5)℃。
8.1.2 宜使试样发生至少0.2%的塑性变形后完成应变速率的切换,进入r 值评估区间。在r值评估
区间内,试样平行段的应变速率应在相对偏差不超过±20%内保持恒定,且不应超过0.008s-1。
注:有涂镀层的材料(例如镀锌或有机涂层)测得的r值可能不同于没有涂镀层的基体材料。
8.1.3 如试验后,试样出现会影响试验结果的横向弯曲(见图2),则试验无效,应重新试验。
标引序号说明:
1---横向弯曲。
图2 试样横截面横向弯曲示意图
8.1.4 r值测定可采用三种不同的方法。除非另有约定,采用何种方法由材料生产商或由其指定的实
验室自行决定。对测定结果存在争议时,宜采用人工方法测定r值,见参考文献[2]。
8.1.5 若采用不同的测定方法导致结果存在差异,则应对这些差异进行溯源调查。本文件附录B中列
举了这些调查方法。
8.2 不使用任何引伸计(人工方法)
8.2.1 概述
本方法既不使用纵向引伸计,也不使用横向引伸计来测量试样变形前后的尺寸变化。
8.2.2 测试
试样原始标距Lo应采用细线进行标记,准确度应达到±1.0%,标距测量的准确度应达到或优于
0.2%。若能够确保刻画线的准确度优于0.2%,则不必测量每根试样的原始标距长度。
注1:对每根试样的原始标距Lo进行测量还是有意义的,以实际测量值进行相应计算,能进一步提高人工测定r值
的准确性。
试样原始宽度测量的准确度应优于±0.005mm,应在标距内至少等间隔测量三点,其中在标距两
端应各进行一次测量,这些原始宽度的平均值应用于计算塑性应变比。
将试样装夹在试验机上,加载至规定应变水平,然后卸载。
注2:本方法无需在试验前施加预载荷。
卸载后,按照与测量原始标距Lo和宽度bo同样的准确性要求,用人工方法测量试样的标距L1和宽
度b1。
8.2.3 数据评估
应根据公式(6)计算每根试样的(工程)塑性应变:
ep_l=
L1-Lo
Lo ×
100 (6)
应根据公式(7)计算r值:
r=
ln
b1
bo
ln
Lobo
L1b1
(7)
本方法仅在均匀塑性变形的情况下有效。
8.3 仅使用纵向引伸计(半自动方法)
8.3.1 概述
本方法需使用一支纵向引伸计,同时结合人工对试样宽度进行测量。
8.3.2 测试
试样原始宽度测量的准确度应达到或优于±0.005mm,应在标距内至少等间隔测量三点,其中在
标距两端应各进行一次测量,这些原始宽度的平均值用于计算塑性应变比。
将试样装夹在试验机上,加载至规定应变水平,然后卸载。
卸载后,按照与测量原始宽度bo同样的准确性要求,用人工方法测量试样的宽度b1。
本方法仅在均匀塑性变形的情况下有效。
为确保试样和夹具装置的对中性,系统可施加一个小的预载荷,该载荷不应超过材料预期屈服强度
对应值的5%。施加预载荷后需对引伸计信号清零。
8.3.3 数据评估
应根据公式(8)计算每根试样的(工程)塑性应变:
ep_l=
ΔL
Le -
So×mE
÷×100 (8)
应根据公式(9)计算r值:
r=
ln
b1
bo
-ln1+
ep_l
100
÷-ln
b1
bo
(9)
8.4 同时使用纵向和横向引伸计(自动方法)
8.4.1 概述
在自动方法下是否扣除弹性应变,取决于扣除后的结果能否与人工测量结果保持一致,见参考文献
[3]。
本方法需同时使用一支纵向引伸计和一支横向引伸计。
8.4.2 测试
通常,可以在一个标准拉伸试验中利用本方法同时测定r值和其他的拉伸性能。此时,试样往往被
持续拉伸至Ag或断裂。
本方法允许用户在几个不同的应变水平测定多个单点r值,也允许用户在试验的某个应变区间测
定(区间)回归r值。
如果材料呈现不均匀的变形行为(如某些材料呈现出的Portevin-LeChatelier锯齿屈服效应,
见8.4.3.4),宜采用回归方法测定r值。试样原始宽度测量的准确度应达到或优于±0.1%,应在标距内
至少等间隔测量三点,其中在接近标距两端应各进行一次测量,这些原始宽度的平均值用于计算塑性应
变比。
试验应按GB/T 228.1的规定执行,同时需另外配置一支横向引伸计来测量试样宽度的变化。
为确保试样和夹具装置的对中性,系统可以施加一个小的预拉力,该拉力不应超过材料预期屈服强
度对应值的5%。施加预拉力后宜对长度和宽度引伸计信号清零。
注:如果试样纵轴与加载系统纵轴存在偏转,而引伸计无法对此进行修正,可能导致r值存在被高估的风险。
8.4.3 数据评估
8.4.3.1 通则
对于无明显屈服点的材料,r值的评估应该在塑性变形已经开始,且试验速率已切换到测试Rm的
速率之后进行。
对于存在明显屈服点的材料(有上、下屈服强度),r值的评估应该在屈服阶段已经完成,均匀硬化
阶段已经开始,且试验速率已切换到测试Rm的速率之后进行。
r值的评估不应在Ag之后进行。
可采用单(应变)点法和(区间)回归法两种不同的方法计算r值。如果材料呈现不均匀的变形行为
(如某些材料呈现出的Portevin-LeChatelier锯齿屈服效应),可采用8.4.3.4所列的回归方法测定r值。
但对于具有相变行为的材料,不应使用该回归方法。
单(应变)点法可根据是否扣除弹性应变分为单点方法A和单点方法B。
8.4.3.2 单点方法A(扣除弹性应变)
长度方向真实塑性应变应采用公式(10)计算:
εp_l=ln
Le+ΔL
Le -
So×mE
÷ (10)
宽度方向真实塑性应变应采用公式(11)计算:
εp_b=ln
bo-Δb
bo +
υ×F
So×mE
÷ (11)
式中:
υ---泊松比(钢取0.3,铝取0.33)。
长度方向(工程)塑性应变应根据公式(8)计算。
注1:公式(12)能够用来近似算出一个更加精确的瞬时横截面积Si,而不是直接采用原始横截面积So来计算长度
方向的真实塑性应变εp_l、宽度方向的真实塑性应变εp_b以及(工程)塑性应变ep_l。实践证明用Si或So计算
的结果没有显著差异。因此,在公式(8)、公式(10)、公式(11)中仍采用原始横截面积So。
Si=So×
Lo
Lo+ΔL
(12)
对于每个单应变点上的一组数据(该组数据包括载荷、延伸和瞬时宽度减少值),可以采用公式
(10)、公式(11)和公式(13)来计算单点瞬时r值。
r=
-εp_b
εp_b+εp_l
(13)
注2:根据公式(8)能算出长度方向(工程)塑性应变,将其和一系列与之对应的r值绘制成一条曲线。(见附录B
图B.4)
注3:采用单点方法后,利用连续的数据点能展现出r值的明显变化,这将有利于8.4.3.4中的回归方法的使用。
8.4.3.3 单点方法B(不扣除弹性应变)
本方法是在加载条件下,采用长度方向和宽度方向的总应变来计算r值,未将弹性应变从总应变中
扣除。
此时,长度方向真实应变采用公式(14)计算:
εp_l=ln
Le+ΔL
Le
÷ (14)
宽度方向真实应变采用公式(15)计算:
εp_b=ln
bo-Δb
bo
÷ (15)
对于每个单应变点上的一组数据(该组数据包括延伸和瞬时宽度减少值),可采用公式(14)、公式
(15)和公式(16)来计算单点瞬时r值。
r=
-εp_b
εp_b+εp_l
(16)
注:本节公式(14)、公式(15)和公式(16)中εp_b特指为宽度方向真实应变,εp_l特指为长度方向真实应变。
8.4.3.4 回归方法
本方法基于一个规定区间内的数据以及试样的原始尺寸来计算出可靠的r值。
按照公式(10)和公式(11)分别计算出εp_l和εp_b,用某个规定区间内的长度和宽度方向的应变数
据,两者回归得到一条通过原点的直线(见图3)。回归直线的斜率mr应为-
1+r
。r值计算应采用公
式(17):
r=-
mr
1+mr
(17)
标引序号和符号说明:
X 轴---长度方向真实塑性应变εp_l;
Y 轴 ---宽度方向真实塑性应变εp_b;
1 ---下限:例如8%(工程)塑性应变对应0.077真实塑性应变;
2......
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