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AS 1391:2020 金属材料 拉伸试验 室温试验方法

适用范围:

该标准适用于各类金属材料,无论是常见的钢铁、铝合金,还是特殊的稀有金属材料等,均可依据此标准进行室温拉伸试验,从而获取材料关键的力学性能数据,为材料在不同领域的应用提供基础参考。

试验原理:

室温拉伸试验的基本原理是借助拉力对试样进行拉伸操作,通常直至试样发生断裂。在这一过程中,通过专业设备精准测量力的大小以及试样的伸长量等数据,进而通过计算和分析确定金属材料的各项力学性能指标 。

试验环境:

一般情况下,试验需在 10℃35℃的室温区间内进行。对于室温无法满足该范围要求的实验室,必须对在此环境下运行的试验机可能给试验结果和校准数据造成的影响展开评估。倘若试验和校准活动的温度超出 10℃ - 35℃这一范围,应当详细记录并在报告中明确温度数值。因为一旦试验和 / 或校准过程中存在较大的温度梯度,测量的不确定度可能会上升,甚至可能出现超差的情况。对于温度要求极为严格的试验,规定试验温度应为 23℃±5℃

试样制备:

试样的形状和尺寸会受到金属制品自身特性的限制。试样既可以通过机械加工的方式获得,也有部分情况无需进行机加工。其横截面形状较为多样,如圆形、方形等。原始标距 L₀与原始横截面积 S₀之间存在特定关系 L₀=k√S₀ ,在国际上,k 值一般取值为 5.65,并且原始标距不得小于 15mm 。当然,实际操作中也可采用 k 值为 11.3 的试样,或者选择非比例试样。经过机加工的试样,其夹持端与平行长度之间应通过过渡圆弧实现平滑连接,并且试样的轴线必须与力的加载轴线保持重合。对于未经过机加工的试样,夹头之间的自由长度应当保证标距标记与夹头之间维持合理的距离 。

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试验设备:

需配备专业的拉伸试验机,该试验机可以是电子型或液压型,但其精度必须满足 ISO 7500-1 所规定的要求。同时,试验机还应配备合适的试样夹具,确保试样在拉伸过程中稳固可靠,以及能够精确测量应变和位移的引伸计 。

试验流程:

试验开始前,将制备好的试样安装在拉伸试验机的夹具上,务必保证安装牢固且试样轴线与拉伸力方向一致。试验过程存在两种速度控制方法。方法 A 基于应变速率控制(其中涵盖夹头分离速率),此方法能够有效减少在测定应变速率敏感参数时试验速率的波动,进而降低测量的不确定度,因此被优先推荐使用;方法 B 则是基于应力速率控制,这是一种相对传统的控制方式,但受试验机性能的影响程度较大 。在整个拉伸过程中,试验机持续施加拉力,同时自动记录力与位移(或伸长量)等数据,直至试样断裂 。

性能测定:

通过拉伸试验,可以测定多项关键的力学性能指标。其中包括抗拉强度(UTS),它反映的是材料在断裂前所能够承受的最大应力;屈服强度(YS),通常可采用 0.2% 偏移法来加以确定;延伸率(A),指的是材料断裂后的伸长率情况;断面收缩率(Z),用于表征材料断裂前后横截面积的变化百分比 。

结果报告:

试验完成后,需要按照标准格式出具详细的试验报告。报告内容应涵盖所有的测量数据,比如完整的力 - 位移曲线,以及准确的各项关键机械性能数值等。若试验过程中出现不合格情况或者存在异常现象,还必须在报告中提供详尽的分析说明 。

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