ASTM A370-2019e1中文版

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ASTM A370-2019 1钢制品力学性能试验的标准试验方法和定义 Standard Test Methods and Definitions for Mechanical Testing of Steel Products ASTM A370-2019 1钢制品力学性能试验的标准试验方法和定义 1目 录 1. 范围 1 2. 引用文件 2 3. 意义和应用 3 4. 一般注意事项 4 5. 试样切取方向 4 6. 说明 5 7. 术语 5 8. 试验装置和操作 5 9. 试样参数 6 10. 板型试样 8 11. 薄片试样 8 12. 圆试样 8 13. 标距标记 10 14. 拉伸性能的测定 11 15. 说明 17 16. 概述 17 17. 布氏硬度试验 18 18. 洛氏硬度试验 23 19. 便携式硬度试验 24 20. 摘要说明 27 21. 重要性和用途 27 22. 设备 28 23. 取样和试样数量 28 24. 校准 31 25. 调温温度控制 31 26. 方法 31 ASTM A370-2019 1钢制品力学性能试验的标准试验方法和定义 2 27. 试验结果的解释 36 28. 记录 37 29. 报告 38 30. 步骤 38 31. 精度和偏差 38 32. 关键词 38 附录 . 39 A1. 钢棒材制品 . 39 A2. 钢管材制品 . 41 A3. 钢制紧固件 . 51 A4. 圆形线材制品 . 57 A5. 关于缺口试样冲击试验重要性的注释 . 59 A6. 将标准圆形拉伸试样的伸长率转换成等量的标准板型试样伸长率的方法 62 A7. 多股钢丝绳试验 . 66 A8. 试验数据的圆整 . 66 A9. 试验钢筋的方法 . 67 A10. 热循环模拟试验的使用和控制规程 . 67 参考文献 . 71 更改摘要 . 72 ASTM A370-2019 1钢制品力学性能试验的标准试验方法和定义 1 本国际标准是根据国际公认的标准化原则发展而来。该标准化原则在世界贸易组织技术性贸易壁垒(TBT)委 员会 发 布的国际标准,指南及建议发展中决策原则中予以确定。 标号:A370-19 1钢制品力学性能试验的标准试验方法和定义 1本标准是以固定代号 A370发布的。其后的数字表示原文本正式通过的年号;在有修订的情况下,为最后一次的 修订年号;圆括号中数字为最后一次重新确认的年号。上标符号( )表示与上次修改或重新确定的版本有编辑上的 变化。 本标准已经被美国国防部各下属机构批准使用。 1 注:2019年 9月编辑性纠正了表 A8.1中的印刷错误。 1. 范围 1.1 本试验方法 2 包括钢、不锈钢及相关合金的力学性能测试所采用的规程和定义。本标准中所述各 种力学性能试验用于测定产品标准中所要求的性能。应避免试验方法的变动,遵循标准的试验方法 以获得重复性好且能比较的结果。当某些产品的试验要求特殊或与这些通用的试验规程相矛盾时, 应以产品标准的试验要求为准。 1.2 所述力学怀能试验如下: 力学性能 条文号 拉伸 6 14 节 弯曲 15 节 硬度 16 节 布氏硬度 17 节 洛氏硬度 18 节 便携式硬度 19 节 冲击 20 30 节 关键词 32 节 1.3 附于这些试验方法的附录是针对某些产品所特有的详细说明,它们是: 附录 条钢产品 附录A1 管状产品 附录A2 紧固件 附录A3 圆钢丝 附录A4 缺口试样冲击试验的意义 附录A5 圆试样百分伸长率与扁试样当量伸长率的换算 附录A6 1 本试验方法受ASTM的A01钢,不锈钢及其合金委员会的权限管辖,并且,除了另外指定外,由A01.13钢产品 机械,化学试验及加工方法分委员会直接负责。 现版本于 2019 年 7月 1日批准, 2019年 7 月出版。原版本在 1953年批准。前一个最新版是 2018年批准的 A370-18。 DOI:10.1520/A0370-19E01。 2ASME 锅炉和压力容器规范应用见该规范第 II章相关规范 SA-370。 ASTM A370-2019 1钢制品力学性能试验的标准试验方法和定义 2 多股钢丝绳试验 附录A7 试验数据的圆整 附录A8 钢筋的试验方法 附录A9 热循环模拟试验的使用和控制规程 附录A10 1.4 以英寸-英磅制单位表述的数值应视作为标准值。 1.5 当在公制产品标准中引用文件时,可用英寸-磅(ksi)单位确定屈服强度和抗拉强度值然后换 算成 SI(MPa)单位。用英寸-磅制 2in.或 8in.标距长度确定的伸长率可以用 SI 制 50mm 或 200mm 标距长度。按所采用的,分别报告之。反之,在英寸-磅制产品标准中引用本文件时,可用 SI 制确 定屈服强度和抗拉强度值,然后换算成英寸-磅单位。用 SI 制 500mm 或 200mm 标距长度确定的伸 长率可以用英寸-磅制 2in.或 8in.标距长度,按所采用的,分别报告之。 1.5.1 为确定原始单位而使用的试样必须满足尺寸表内给出的原始单位体系的适用公差, 而不是满足 换算公差尺寸的要求。 注 1:当这不是一份双重标准时,这是归因于试样 SI尺寸和公差难于换算的。如果测试要求采用 SI 单位,用户 直接使用试验方法 A1058。 1.6 当需要评价试验室的准则资料时,可参考 ISO/IEC 17025标准。 1.7 本标准并没有完全列举所有的安全声明,如果有必要,根据实际使用情况进行斟酌。使用本规 范前,使用者有责任制定符合安全、健康和环境要求的条例和规范,并明确该规范的使用范围。 1.8 本国际标准是根据国际公认的标准化原则发展而来。该标准化原则在世界贸易组织技术性贸易 壁垒(TBT)委员会发布的国际标准,指南及建议发展中决策原则中予以确定。 2. 引用文件 2.1 ASTM 标准: 3A623 镀锡轧制产品的一般要求 A623M 镀锡轧制产品的一般要求(公制) A 8 33 用比较硬度试验机试验金属材料压痕硬度的实用规程 A956/A956M 测试钢产品里氏硬度的试验方法 A1038 采用超声波接触阻抗法测定比较硬度值的规程 A1058 钢产品机械试验标准试验方法公制 A1061/A1061M 多丝钢绞线测试的检测方法 E 4 试验机负荷检定的实用规程 3 对于 ASTM的参考标准,可登陆 ASTM网站, www.astm.org 或联系 serviceastm.org的 ASTM客户服务部。 ASTM 标准年报资料,参见 ASTM 网站的本标准的文件概要页。 ASTM A370-2019 1钢制品力学性能试验的标准试验方法和定义 3 E6 有关力学性能试验方法的术语 E8/E8M 金属材料拉伸试验的试验方法。 E 10 金属材料的布氏硬度试验方法。 E18 金属材料的洛氏硬度和洛氏表面硬度试验方法 E23 金属材料的开缺口试样冲击试验方法 E29 为确定与标准的一致性,试验数据中取有效位数的实用规程 E83 伸长仪的鉴定和分等的实用规程 E110 用便携式硬度仪测定金属材料洛氏硬度和布氏硬度试验方法 E190 焊缝塑性的导向弯曲试验方法 E290 金属材料塑性的不完全导向弯曲试验的试验方法 2.2 ASME 标准: 4ASME 锅炉及压力容器规范,第 VIII 卷,第 1 册,UG-8 部分 2.3 ISO标准: 5ISO/IEC 17025 检验和校准实验室的能力的通用要求 3. 意义和应 用 3.1 使用这些测试方法的目的是用于测定钢,不锈钢和相关合金产品的规定力学性能,其用于在订 购单或合同中购方指定的,在ASTM A01委员会及分委会管辖下来评价该产品与材料规范的符合性。 3.1.1 这些方法可以且被其它ASTM委员会和其它写作主体为符合性测试的标准的使用。 3.1.2 检测时的材料条件,取样频率,试样位置及取向,报告要求,和其它测试参数应包含在相关的 材料规范中或包含在特殊产品格式的通用要求规范。 3.1.3 一些材料规范要求使用补充试验方法,这种情况下,要求的测试方法在材料规范中描述或参考 其它合适的测试方法标准。 3.2 这些测试方法也适用于测试其它目的用的钢,不锈钢和相关合金材料。例如,购方进行的来料 合格测试或服役后部件的评价。 3.2.1 对于一些力学测试,因为除了由于在制产品的不足外,还有一些正常理由会导致发生与规定极 限或期待的制造性能的偏差。这些理由包含: (但不局限于此)静态或周期运行应力影响,机械导致 损坏,材料不均匀性,各向异性组织,所选合金的自然老化,未包含在规范中的后续处理,取样极4 详见地址位于纽约市公园大道 3号 NY10016-5990的美国机械工程师协会(ASME)国际总部。 http:/www.asme.org。 5 详见地址位于纽约市 25W第 43街 4号楼 NY10036的美国国家标准协会(ANSI) 。http:/www.ansi.org。 ASTM A370-2019 1钢制品力学性能试验的标准试验方法和定义 4 限,及测量设备校准的不确定性。预期将在所有的力学测试上会有一个统计上的波动和测试结果的 变化(与之前相比) 。掌握与规定值或预期测试值偏离的可能原因,可将其用于测试结果的解释中。 4. 一般注意 事项 4.1 某些加工方法诸如弯曲、成形和焊接,或涉及加热的工序,可能会影响试验材料的性能。因此, 产品标准要进行的力学性能试验包括制造阶段。加工前做试验所显示的性能不一定能代表产品完成 加工后的性能。 4.2 机加工不当的试样应报废并用另外的试样代替。 4.3 试样内的缺陷也会影响试验结果。如果任一试样显露出缺陷,应执行有关产品标准中的复试条 款。 4.4 如果任一试样由于机械原因,例如试验设备故障或试样制备不当,造成失败,可以报废并另取 试样。 5. 试样切取 方向 5.1 术语“纵向试验”和“横向试验”仅用于轧锻产品的材料标准而不适用于铸件。 当试件或试样作这种 附注时,采用如下定义: 5.1.1 “纵向试验”除非另有特殊规定,意指试样的纵轴与钢在轧制或锻造过程中的最大延伸方向 相平行。施加在纵向拉伸试样上的应力是在最大延伸方向,并且纵向弯曲试样的弯轴则与最大延伸 方向相垂直见图 1,图 2(a)和图 2(b)。 5.1.2 “横向试验”除非另有特殊规定,意指试样的纵轴与钢在轧制或锻造过程中的最大延伸方向 相垂直。施加在横向拉伸试样上的应力是与最大延伸方向相垂直,并且横向弯曲试样的弯轴则与最 大延伸方向相平行(见图 1) 。 5.2 术语“径向试验”和“切向试验”用于一些锻制的圆形产品的材料标准而不适用于铸件。 当试件或试 样作这种附注时,采用如下定义: 5.2.1 “径向试验”除非另有特殊规定,意指试样的纵轴,垂直于产品的轴线,并与以产品轴线上 的一点为圆心画的圆的半径相一致见图 2(a) 。 5.2.2 “切向试验”除非另有特殊规定,意指试样的纵轴垂直于产品轴线所在的平面,并与以产品 轴线上的一点为圆心画的圆相切见图 2(a) 、图 2(b) 、图 2(c)和图 2(d) 。 ASTM A370-2019 1钢制品力学性能试验的标准试验方法和定义 5图 1 试件和 试样与轧 制 或延伸方 向 的相互关 系 (适用于 一 般轧锻产 品 ) 拉伸试验 6. 说明 6.1 与钢制品力学性能试验有关的拉伸试验,是将材料经机加工的或全截面的试样在试验中承受足 以引起断裂的量度负荷。所得性能的定义见E6 术语 。 6.2 一般,试验设备和方法在E8/E8M 试验方法中规定。但E8/E8M 试验方法的实验操作在 钢的试验中有若干例外情况,在试验方法中包括这些例外情况。 7. 术语 7.1 有关拉伸试验包括抗拉强度、屈服点、屈服强度、伸长率和断面收缩率术语的定义,请参见E6 术语 。 8. 试验装置 和操作 8.1 加载系统有两种通常形式的加载系统,机械的(螺杆动力)和液压的。两者的主要不同在 于加载速度的可变性。老式螺杆动力机器限于少数几个固定的空载横梁速度。几种现代的螺杆动力 机器和所有的液压动力机器允许速度在全范围内无级变化。 8.2 拉力试验机应保持良好的操作状态,只在适当的加载范围内使用,并按E4 实用规程的最新ASTM A370-2019 1钢制品力学性能试验的标准试验方法和定义 6 修订版定期进行校准。 注 2:许多机器备有自动绘出应力-应变曲线的应力-应变记录仪。应该注意有些记录仪具有与试验机负荷指示器 完全分开的负荷测量部件。这些记录仪要单独校准。 8.3 加载试验机的夹紧或夹持装置的作用是将负荷从试验机头部传递给受试试样。基本要求是 负荷应轴向传递。这意味着在试验开始和过程中,夹紧装置的作用中心线应尽可能和试样的轴线成 一直线,尽可能使弯曲或扭曲减到最小。对有减缩截面段的试样,试样的夹紧应限制在标距以外的 部分。在被试截面是全尺寸的情况下,非轴向加载将不可避免,只有在此情况下才是允许的。 8.4 试验速度试验速度不应大于能准确地指出负荷和应变读数的速度。在生产试验中,试验速 度的通常表示方法有: (1)按照空载横梁速度(空载时,试验机横梁的运动速度)或(2)按照加载 情况下试验机的两个头部分离的速度,或(3)按照试样受力的速度,(4)按照试样应变的速度。对试验 速度所推荐的下列一些限制,已足够满足多数钢制品之用。 注 3:闭合回路拉伸试验机(带速度反馈控制)不是用负荷控制进行的,这种试验模式结果用横梁对屈服的加速 和所测屈服强度的增加来表示。 8.4.1 到规定的屈服点或屈服强度一半之前,可以采用任何方便的试验速度。当到达该点时,横梁分 离的空载速度应调到不超过每英寸减缩载面段或无减缩截面段试样两夹头间距离的 1/16in./min。应 保持这一速度。直到屈服点或屈服强度。在确定抗拉强度时,试验机头分离的空载速度不应超过每 英寸减缩截面段或无减缩截面段试样两夹头间距离的 1/2in./min。无论如何最低的试验速度不应小于 测定屈服点或屈服强度和抗拉强度时规定的最大速度的 1/10。 8.4.2 允许将横梁的空载速度调节到上述规定值来调定试验机的速度,因为这些试验机上调定时,机 头在负荷下的分离速度小于横梁空载速度的规定值。 8.4.3 另有个办法,如果试验机备有指示加载速度的装置,试验机的速度从规定屈服点或屈服强度的 一半直到屈服点或屈服强度可以这样调节,即使加力速度不超过 100000psi(690MPa) /min。但是,最 终的加力速度不应小于 10000psi(70MPa)/min。 9. 试样参数 9.1 取样应按照适用的产品标准选取试件。 9.1.1 轧制钢轧制钢制品一般作纵向试验,但在某些情况下,如尺寸许可和使用验证需要,则亦 可作横向、径向或切向试验(见图 1 和 2) 。 9.1.2 锻钢对开模锻件,拉伸试验用金属一般允许取自锻件的一端或两端的延伸或加长段,按所 用产品标准的规定可对所有锻件或取代表性数量锻件进行试验。试样一般在半径中部切取。有些产ASTM A370-2019 1钢制品力学性能试验的标准试验方法和定义 7 品标准允许使用代表性试棒或破坏产品的一部分进行试验。对于环状或盘状锻件,试验金属通过增 大锻件的直径、厚度或长度取得。通过垂直于锻件轴线方向锻打进行加工或扩展的镦粗盘状或环状 锻件它们的主要延伸通常是沿同心圆,对这类锻件从其周边或端部的多余金属切取切向拉伸试样。 对有些锻件,例如转子,要作径向拉伸试验。在这些情况下,应从指定部位切取或套钻钻取试样。 9.2 尺寸和公差试样应为: (1)材料全横截面,或者(2)机加工至图 36 所示形状和尺寸。试 样尺寸和型式的选择是由所用产品标准规定的。除非在产品标准中另有规定,全截面试样用 8in. (200mm)标距进行试验。 图 2 从管状 制品切取 环 形轴向拉 伸 试样的取 样 部位 9.3 试样的取得在评估材料时,可用任何方便的方法准确选择试样,要小心去除所有变型的, 冷压的或受热影响的边缘部分。在中等长度的试样上减小其截面,确保在横截面上均匀分配应力和 定位摩擦区域。 9.4 试样的时效除非另有规定,允许对拉伸试样作时效处理。所用的时间-温度循环必须对先前 工序的效果没有实质上的改变。试样可以在室温下放置 2448h 完成时效,或者,在水中煮沸、在油 中或炉内加热至适度高温以便用较短时间进行时效。 ASTM A370-2019 1钢制品力学性能试验的标准试验方法和定义 8 9.5 试样尺寸的测量: 9.5.1 标准矩形拉伸试样此型式试样示于图 3。测定试样横截面积时,对图 3 中标距为 8in. (200mm)的试样,中心宽度的测量精度应为 0.005 in.(0.13mm) ,对标距为 2in.(50mm)的试样, 中心宽度的测量精度为 0.001 in.(0.025mm) 。此两种试样中心厚度的测量精度都应为 0.001in. (0.25mm) 。 9.5.2 标准圆形拉伸试样此型式试样示于图 4 和图 5。测定试样横截面积时,应在标距的中心测 量试样直径,测量精度为 0.001in.(0.025mm)(见表 1) 。 9.6 概述按照被试材料产品标准的规定,试样应是大体上全尺寸的,也可以是机加工的。 9.6.1 要求试样标距中心处的横截面积最小,以确保在标距范围内断裂。在下面几条中斜述的每一种 试样允许将标距部分做成带锥度,就能达到这点。 9.6.2 对脆性材料要求在标距端部有较大半径的圆角。 10. 板型试 样 10.1 标准的板型试样示于图 3。这种试样用于试验公称厚度等于大于 3/16in.(5mm)的板材、结构和 棒材大小型钢和扁平材料型式的金属材料。当产品标准许可时,可以使用其他型式的试样。 注 4:当产品标准要求时,对薄板和带型材料,可以使用图 3中标距 8in.(200mm)的试样。 11. 薄片试样 11.1 标准的薄片试样示于图 3。这种试样用于试验公称厚度从 0.0051in.(0.1325 mm)的薄板、板 材、扁线材、带材、打包带和卷尺带形式的金属材料。当产品标准许可时,可以使用其他型式的试 样,见第 10 节(见注 4) 。 12. 圆试样 12.1 直径 0.500in.(12.5 mm)的标准圆试样示于图 4 中。这种试样十分普遍地用于试验铸造和锻轧 的金属材料。 12.2 图 4 也示出了与本标准试样成比例的小尺寸试样。当试验材料不能制备标准试样或图 3所示试 样时,可以使用这些小尺寸的圆试样。也可以使用其他尺寸的小尺寸圆试样。对任何小尺寸试样很 重要的一点是测量伸长率的标距是试样直径的四倍(参见图 4 的注 5) 。 12.3 在标距以外试样端部的类型应与测试产品的形状一致,并能较好地与试验机支架或夹头配合, 以最小荷载偏心和滑动施加轴向载荷。图 5 给出了得到满意结果的不同端部类型的试样。 ASTM A370-2019 1钢制品力学性能试验的标准试验方法和定义 9注 1:对宽度为 1 英寸(40mm) 的试样而言,测量断后伸长率用的打印标记应打在试样收缩断面部分的平面或边 部。对于 8-in.(200mm)标距长度的试样,可以使用间隔 1 in.(25mm)的 9孔或多孔打印器打印标记, 或者用一 对或多对间隔 8 in.(200mm) 的打印器打印标记。对于 2-in.(50mm)标距长度的试样,可以使用间隔 1 in.(25mm ) 的 3孔或多孔打印器打印标记, 或者用一对或多对间隔 2 in.(50mm) 的打印器打印标记。 注 2:对宽度为 1英寸(12.5mm) 的试样而言,测量断后伸长率用的标距标记应打印在收缩断面部分内的试样的 平面或边部,可以采用间隔为 1 英寸(25mm )的 3 孔或多孔打印器或间隔 2 英寸(50mm) 的一对或对的打印器 打印标记。 注 3:对于四种尺寸的试样,其减缩段的端部宽度分别不得相差 0.004、0.004、0.002 或 0.001 in.(0.10、0.10、0.05 或 0.025mm) 以上。 另外, 其宽度可以由两端向中间逐渐减小, 但是, 两端的宽度不能比中间部位宽度分别大 0.015in., 0.015in.,0.005in.或 0.003in.(0.040、0.040、0.10 或 0.08mm) 。 注 4:每种类型试样的所有圆角半径应互等,公差为 0.05 in.(1.25mm) ,并且每端的两个圆角曲率中心应与试样中心 线互相垂直交叉(在垂直于中心线的线上) ,公差在 0.10in(2.5 mm)以内。 注 5:对于三种尺寸中的每一种试样,必要时可以用较窄的宽度(W 和 C)。在此情况下,减缩段的宽度允许与所试 验材料的宽度一样大。不过,除非另有规定,在产品标准中对伸长率的要求不应用于这些较窄的试样。如果材料的 宽度小于 W值,则整个长度试样的侧面可做成平行的。 注 6:试样可以修改成整个长度的侧面相平行,其宽度及公差与上面规定的一样。需要时可以用较窄的试样,在此情 况下,其宽度允许与试验材料的宽度一样大。如果宽度为 1 1 /2in.(38mm)或更小一些时,则整个长度试样的侧面可 做成平行的。 注 7:尺寸 T为所用材料标准所规定的试样厚度。1 1 /2in.(40mm)宽试样的最小公称厚度应为 3/16in.(5 mm) ,除非 在产品标准允许。 1 /2in.(12.5 mm)和 1/4in.(6mm)宽试样的最大公称厚度应分别为 1in.(25mm)和 1/4in.(6mm)。 注 8:为了在试验 1/4in.(6mm)宽试样时能够轴向加上负荷,试样的全长允许为材料所允许的长度。 注 9:如果可能,最好把夹紧段的长度做得足够大,使试样伸到夹头内的距离等于夹头长度的三分之二或更多一些。 如果 1/2in.(13mrm)宽试样的厚度超过 3/8in.(10mm) ,则夹头长度和试样夹紧段长度都要长一些,以防止在夹紧 段断裂。 注 10: 对于标准薄片试样和小尺寸试样, 其两端应与减缩段的中心线相对称, 且分别在 0.01和 0.005in. (0.25和 0.13mm) 以内。然而对于钢,如果 1/2in.(12.5mm)宽试样两端的对称度在 0.05in.(1.0mm)内,则该试样对除仲裁试验外的 所有试验都认为是满意的。 注 11:对于标准板型试样,其两端应与减缩段中心线相对称,且在 0.25in.(6.35mm)以内,但对于仲裁试验两端与减 缩段中心的对称度应在 0.10in.(2.5mm)以内。 图 3 矩形拉 伸试样 ASTM A370-2019 1钢制品力学性能试验的标准试验方法和定义 10注:减缩段可以具有从两端向中心逐渐减小的锥度,两端在直径上不能比中心(控制尺寸)部位大 1%。 注 :如需要,减缩段的长度可增加使之适应任意标距的伸长仪。测量伸长率的标记,无论如何也得打在所指标距 范围内。 注: 标距和圆角应如所示的那样, 但端部都可以是任意形状以适应试验机夹头, 并使负荷作用在中心线上 (见图 9) 。 如果试样的端部是用楔形钳口夹住,则在可能条件下使夹紧段的长度长一些以使试样伸进钳口的长度这到钳口长度 的三分之二或更长一些。 注:图 5 和图 6 所示图形试样,其标距等于公称直径的四倍。在一些产品标准中,其他试样也可以用,除非能保 持 4与 1之比(在尺寸公差之内) ,伸长率数值就不能与从标准试样所获得的值相比。 注:直径小于 0.25 in.(6.25 mm)的试样限于在下述情况使用:即当所试验的材料不足以获得更大的试样,或者各 方同意作为验收试验。小尺寸试样要求使用适合的设备和在机加工和试验中都更加熟练的技术。 注:五种经常使用的试样直径为 0.505、0.357、0.252、0.160 和 0.113in.左右,其原因是易于由于负荷计算应力, 其相应横截面积分别等于或近似为 0.200、0.100、0.0500、0.0200 和 0.0100in. 2 。当实际直径与这些数值相符,那么 应力(或强度)可以分别使用简单的乘法系数 5、10、20、50 和 100 算出(这些固定直径的公制当量并不对应于任 何横截面积和乘法系数) 。 图 4 2in. (50mm )标距 的 0.500in. (12.5mm )标 准圆形拉 伸 试样 和与标准 试 样成比例 的 小尺寸试 样 例子 13. 标距标 记 13.1 图 3 到图 6 所示试样,可用中心眼冲子、划线、连续标点机或划墨线方法作标距标记。其目的 在于计算百分比伸长率。冲眼标记应轻而尖锐、距离准确。在打标记处的应力集中会使试样硬化易 于在冲眼标记处开始破坏。断裂后测量试样伸长率用的标距标记应作在扁平拉伸试样的平面或侧面 上并在平行段内;对 8in.标距试样,图 3,可以用一组或几组 8in.标距标记,标距范围内的中间标记ASTM A370-2019 1钢制品力学性能试验的标准试验方法和定义 11 是任选的。图 3 的 2in.标距短形试样和图 4 的圆形试样皆用双点中心冲子或划线作标距标记。可以 用一组或几组标距标记,但是必须有一组大致在减缩截面的中央。当试样是全截面试样时也应遵守 这些注意事项。 14. 拉伸性 能 的测定 14.1 屈服点屈服点是材料出现应变增加而应力不增加时比所能达到的最大应力小的第一个应 力。屈服点只给具有应变增加而应力不增加这种特性的材料。应-应变图的特点是具有尖锐拐点或不 连续性。可用下列方法之一测定屈服点: 14.1.1 杠杆降落或指针停止法在这一方法中以均匀的速度对试样增加负荷。如使用杠杆和法码 的试验机,可用近似不变的速率增加法码来保持杠杆平衡。当达到材料屈服点时,负荷不再增加, 但如稍稍增加法码令超过平衡位置, 则试验机的杠杆在一短暂的但感觉得出来的时间间隔内会降落。 当使用装有负荷指示盘的试验机时,则对应杠杆降落负荷指针就有一个停止或暂停位置。记下“杠杆 降落”或“指针停止”时的负荷,记录对应的应力作为屈服点。 14.1.2 自动绘图法如以自动绘图记录装置取得有尖锐拐点的应力-应变图,则可取与拐点顶点对 应的应力(图 7) ,或取曲线下降点的应力作为屈服点。 14.1.3 负荷下的总伸长法如测定屈服点的材料或试样不能用 14.1.1 和 14.1.2 中所述的, “杠杆降 落”,“指针停止”或自动绘图法测出具有变形明显不成比例的屈服点时,则可用以下方法测定实际上 等同于屈服点的值作为屈服点并作记录:把 C级或精度更好的伸长仪(注 5和 6)连接到试样上。当 负荷产生的伸长达到规定值时(注 7),记录下对应负荷的应力,作为屈服点(图 8)。 注 5:现已有能测定出规定总伸长下的负荷而不绘出应力-应变曲线的自动化装置。后者的精确度如经验证,则 可以使用。亦可使用放大卡尺和其他类似装置,但是其精度经验证相当于 C级伸长仪。 注 6:应参照E83实用规程 。 注 7:对规定屈服点不大于 80000psi(550MPa )的钢,合适值是 0.005 in./in.标距。对屈服点大于 80000psi的钢, 除非增加总伸长量的限度,本方法无效。 注 8:有许多因素例如试样在夹紧装置中的放置、矫直由于残余应力弯曲的试样和 8.4.1 中允许的快速加载都可 能影响自动绘图法测定的应力-应变(或负荷-伸长量)曲线的开始部分形状。一般,当符合弹性模量线时,曲线这部 分的偏差可以忽略不计,这样使用曲线来确定残余变形或屈服负荷下的伸长。在实践中,由于许多原因,应力-应变 曲线的直线部分可能不经过应力-应变图形的原点。在这些场合,它不是应力-应变图形的原点,而是应力-应变曲线 的直线部分与相关应变轴的相交点, 应从应力-应变曲线的直线部分与应变轴的相交点处计算所有残余变形和延伸量, 而没有必要从应力-应变图形的原点进行计算。也可见试验方法 E8/E8M,注 32。 14.2 屈服强度屈服强度是指材料偏离应力与应变比例时显示的规定极限。这种偏离以术语应ASTM A370-2019 1钢制品力学性能试验的标准试验方法和定义 12 变,残余变形百分率、负荷下的总伸长等来表示。用下列方法之一来测定屈服强度。 14.2.1 残余变形法用“残余变形法”测定屈服强度。就需要从对具有明显弹性模量的被测试材料 所画出的应力-应变图中得到数据(自动绘制的或数字表示的) 。然后在应力-应变图(图 9)上画出 等于残余变形规定值的 Om,画 mn 平行于 OA,这样,mn 与应力-应变曲线相交,交点为 r 其对应 的负荷 R 即屈服强度负荷。在报告用这种方法得到的屈服强度值时,将“残余变形”规定值表示在屈 服强度术语后面的括号内,即: 屈服强度(0.2%残余变形)52000psi(360MPa) (1) 当残余变形为 0.2%或更大时,所用的伸长仪应是 B2 质量级,应变范围 0.05%到 1.0%的仪表装 置。如果规定了较小的残余变形,则可能需要规定更精确的仪表装置(即 B1 级仪表装置)或减小应 变率的下限(例如减为 0.01%)或两者。对自动化装置另见注 10。 减缩段可以具有从两端向中心逐渐减小的锥度,两端在直径上不能比中心部位大 0.005in.(0.10mm)。 如果有可能,把试样 5的夹紧段长度做得足够大,使其伸进钳口的长度等于或超过钳口长度的三分之二。 所示端部型式适用于 0.500in.标准圆形拉伸试样,对小尺寸试样可以使用类似型式,对高强度脆性材料,推荐使 用 UNF系列螺纹(3/416、1/220、3/824和 1/428) ,以避免在螺纹部分断裂。 图 5 标准圆 形拉伸试 样 的端部推 荐 型式 ASTM A370-2019 1钢制品力学性能试验的标准试验方法和定义 13尺寸 试样 1 试样 2 试样 3 in. mm in. mm in. mm G平行段长度 应等于或大于直径 D直径 0.5000.010 12.50.25 0.7500.015 20.00.40 1.250.025 30.00.60 R圆角半径,最小 1 25 1 25 2 50 A减缩段长,最小 1 1 /4 32 1 1 /2 38 2 1 /4 60 L总长最小 3 3 /4 95 4 100 6 3 /8 160 B端部长度,大约 1 25 1 25 1 3 /4 45 C端部直径,大约 3/4 20 1 1 /8 30 1 7 /8 48 E台肩段长度,最小 1/4 6 1/4 6 5/16 8 F台肩段直径 5/81/64 16.00.40 15/161/6424.00.40 1 7 /161/64 36.50.40 注 1:减缩段和台肩段(尺寸 A、D、E、F、G和 R)应如图所示,但两端部可以是任何形状以适应试验机夹头,并 使负荷作用在中心线上。通常端部车成螺纹并具有上面规定尺寸 B 和 C。 图 6 铸铁的 标准拉伸 试 样 图 7 对应于 拐点表示 屈 服点的应 力- 应变曲线 ASTM A370-2019 1钢制品力学性能试验的标准试验方法和定义 14 表 1 圆形试 样各种直 径 所采用的 放 大系数 标准试样 与标准试样成比例的小尺寸试样 0.500 in.圆试样 0.350 in.圆试样 0.250 in.圆试样 实际直 径,in. 面积, in. 2放大系数 实际直径, in. 面积, in. 2 放大系数 实际直径, in. 面积, in. 2放大系数 0.490 0.1886 5.30 0.343 0.0924 10.82 0.245 0.0471 21.21 0.491 0.1893 5.28 0.344 0.0929 10.76 0.246 0.0475 21.04 0.492 0.1901 5.26 0.345 0.0935 10.70 0.247 0.0479 20.87 0.493 0.1909 5.24 0.346 0.0940 10.64 0.248 0.0483 20.70 0.494 0.1917 5.22 0.347 0.0946 10.57 0.249 0.0487 20.54 0.495 0.1924 5.20 0.348 0.0951 10.51 0.250 0.0491 20.37 0.496 0.1932 5.18 0.349 0.0957 10.45 0.251 0.0495 20.21 (0.05)A(20.0)A0.497 0.1940 5.15 0.350 0.0962 10.39 0.252 0.0499 20.05 (0.05)A(20.0)A0.498 0.1948 5.13 0.351 0.0968 10.33 0.253 0.0503 19.89 (0.05)A(20.0)A0.499 0.1956 5.11 0.352 0.0973 10.28 0.254 0.0507 19.74 0.500 0.1963 5.09 0.353 0.0979 10.22 0.255 0.0511 19.58 0.501 0.1971 5.07 0.354 0.0984 10.16 0.502 0.1979 5.05 0.355 0.0990 10.10 0.503 0.1987 5.03 0.356 0.0995 10.05 (0.1)A(10.0)A 0.504 0.1995 5.01 0.357 0.1001 9.99 (0.2) A(5.0)A(0.1)A(10.0)A 0.505 0.2003 4.99 (0.2) A(5.0)A0.506 0.2011 4.97 (0.2) A(5.0)A0.507 0.2019 4.95 0.508 0.2027 4.93 0.509 0.2035 4.91 0.510 0.2043 4.90 A如图 4的注 5中所允许的,为便于应力计算可以使用括号的数值(lb/in. 2 ) 。 ASTM A370-2019 1钢制品力学性能试验的标准试验方法和定义 15图 8 用负荷 下伸长法 表 示屈服点 或 屈服强度 的 应力- 应变曲 线 图 9 用残余 变形法确 定 屈服强度 的 应力- 应变曲 线 注 9:对于如某些冷加工材料那样的、没有明显弹性模量的应力-应变图,建议采用承载下伸长法。如果对无明 显弹性模量的材料使用残余变形法的话,则对被测试材料适用的模量值宜取为:对碳钢为 30 000 000psi(207 000MPa );对铁素体不锈钢为 29 000 000psi(200 000MPa) ;对奥氏体不锈钢为 28 000 000psi(193 000MPa )。对于 特殊的合金钢,应与生产厂商讨合适的弹性模量值。 14.2.2 承载时伸长法用于确定材料是合格还是报废的试验,其应力-应变特性从类似材料所做的ASTM A370-2019 1钢制品力学性能试验的标准试验方法和定义 16 试验中完全知悉,其应力-应变图也已绘出,对应于出现规定残余变形(见注 10 和注 11)应力的总 应变已知在满意的范围内。试样中的应力,当达到这一总应变时就是屈服强度值。在用这种方法得 到的屈服强度记录值时,应将规定的或采用的,或者两者的“伸长率”数值表示在屈服强度术语后的 括号内,例如: 屈服强度(0.5
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