ASTME8M09中文版金属材料拉伸试验方法E8090001

1金属拉伸试验试验方[ASTME8/E8M-09]金属材料拉伸试验的标准试验方法1范围1.1本方法适用于室温下任何形状的金属材料的拉伸试验。特别是对于屈服强度、屈服点延伸率、抗拉强度、延伸率和断面收缩率的测定。1.2对于圆形试样，标距长度等于直径的4倍【E8】或5倍【E8M】（对于E8和E8M,试样的标距长度是两个标准的最大区别，其他技术内容是一致的）。用粉末冶金（P/M）材料制成的试样无此要求，以保持工业要求的材料的压力至规定的设计面积和密度。1.3除本方法规定外，可对特殊材料制定单独的技术规范及试验方法，例如：试验方法和定义A370,试验方法B557,B557M。1.4除非另有规定，室温应定为10—38C。1.5国际单位（SI）和英制单位相互独立，两个单位体系的数值并不完全相等，因此，它们应该独立使用。两个单位体系结合使用得到的数值与标准不符合。1.6本标准并不涉及所有安全的问题，如果有，也是与它的用途有关。在使用本标准前制定适当的安全和健康规范，确定使用的规章是本标准使用者的责任。2参考文件2.1ASTM标准：A356A356M铸钢、碳素钢、低合金钢、不锈钢、蒸汽锅炉钢的产品规范2金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]A370钢产品力学性能试验方法及定义B557锻、铸铝合金和镁合金产品的拉伸试验方法B557M锻、铸铝合金和镁合金产品的拉伸试验方法（公制）E4试验机的力学校验方法E6力学性能试验方法相关术语E29用标准方法确定性能所得试验数据的有效位数的推荐方法E83引伸计的的校验及分级方法E345金属箔拉伸试验的测试方法E691实验室之间探讨确定试验方法精确度的实施指南E1012拉伸载荷下试样对中方法的确定E1856试验机计算机数据处理系统的使用指导3术语3.1定义一一在E6中出现的有关拉伸测试的名词术语均可以用在该拉伸试验方法中。另外需补充以下术语：3.1.1不连续屈服一一轴向试验中，由于局部屈服，在塑性变形开始的地方观察到力的停滞或起伏（应力-应变曲线不一定出现不连续）。3.1.2断后延伸率一一由于断裂，使得施加的力突然降低，在此之前测得的延伸率。很多材料并不出现力突然降低的情况，这时断后延伸率通过测量力减小到最大力的10%时的应变值获得。3.1.3下屈服强度（LYS[F「L]）――轴向试验中，不考虑瞬时效应的情况，不连续屈服过程中记录的最小应力。3.1.4均匀延伸率（ELJ[%]）――在试样出现缩颈、断裂或者二者都出现之前，所承受最大力时材料的延伸率为均匀延伸率。3.1.4.1说明：均匀伸长率包括弹性延伸率和塑性延伸率。3.1.5上屈服强度（LYS[FL]）――轴向试验中，伴随不连续屈服首此出现的应力最大值（首次出现零斜率时的应力）；3金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]3.1.6屈服点延伸率（YPE――轴向试验中，不连续屈服过程中上屈服点（应力斜率为0时的转换/临界点）所对应得应变与均匀应变硬化转折点之间的应变差（用百分比表示）。若均匀应变硬化转折点超出应变范围，则YPE的终点是（a）（b）两条直线与横轴的交点：（a）应力一应变曲线的不连续屈服段，通过最后一个零斜率点的水平正切线；（b）应力一应变曲线的均匀应变硬化段的正切线。若在屈服的地方或附近没有出现斜率为零的点，则材料的的屈服点延伸率为0%。4意义和作用4.1拉伸试验提供了在单轴拉伸应力条件下材料的强度和延性数据，此数据对材料的比较、合金研究、质量管理以及在某些特定的条件下的设计提供了帮助。4.2从零件或材料上选取局部样坯加工成的标准试样的拉伸试验的结果，不一定代表最终产品或它在不同环境中工作的强度和延性性能。4.3本试验方法可满意应与商业验收试验，并已广泛用于贸易。5设备5.1试验机一一用于拉伸试验的试验机必须符合E4规定要求；用于确定抗拉强度和屈服强度的力应该在E4中规定的试验机的测量范围之内。5.2夹具5.2.1概述一一传递试验机对试样施加力的各种类型的夹持装置均可使用。为了保证试样标距内受到轴向拉伸应力，试样的轴线必须和试验机夹头的中心线重合，任何不符合4金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]此要求的装置都可能引入通常应力计算中未考虑的弯曲应力。注1――这个偏心力的施加效果可以由计算扭矩和由此增加的应力表现出来。对于一个标准的直径为12.5mm的试样，每偏心0.025mm，应力就增加1.5%;对于直径为9mm的试样,应力增加2.5%;对于直径为6mm的试样，应力增加3.2%。注2――对中方法在E1012中给出。5.2.2楔形夹具——试验设备通常装有楔形夹具，这些夹具通常用于夹持塑性金属长试样和如图1所示的扁平试样。然而，无论什么原因，如果一对夹具与另一对夹具夹持的位置不同轴，那么就会产生不理想的弯曲应力。尺寸（mm）标准试样小尺寸试样板状类型40mm宽溥板类型12.5mm宽6mm宽G—标距长度（注1、2）200±0.250.0±0.125.0±0.1W—宽度（注3、4）40.0±2.012.5±0.26.0±0.1T—厚度（注5）材料厚度R—圆角半径、最小（注5）2512.56L—总长（注2、7、8）450200100A—缩断部分长度、最小2255732B—夹持部分长度、最小（注9）755030C—夹持部分宽度、大约（注4、9)502010图1长方形拉伸试样注1――对于宽度为40mm的试样，断裂后测量伸长的冲孔标志应该在试样的扁平面上或者在试样的边部应在缩断长度的范围内。可以使用一套9个或更多的25mm冲孔标志，或者5金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]使用一对或多对200mm的冲孔标志。注2当不要求宽度为40mm试样的伸长测量时，75mm的缩断面的最小长度可以使用所有与板材类型样品相类似的其他尺寸。注3---对于这3个尺寸的试样，缩短面的端部的宽度误差分别不超过0.10mm,0.05mm或者0.02mm。另外从端部到中心逐渐降低，但每端的宽度与中心的宽度差不超过1%。注4――对于这3个尺寸的试样，必要时，使用较小的宽度（W和C）。在这种情况下，缩断面宽度应该与被试验材料允许的宽度一样，除非另有说明，否则当使用这较小试样时，产品规格的伸长要求不适用。注5――尺寸T是材料规格提供的试样的厚度。宽度为5mm的试样的最小厚度为40mm。宽度为19mm和6mm的试样的最大厚度分别为12.5mm和6mm。注6――对于宽度为40mm的试样，当使用断面切削器加工缩断面时，在690MPa的拉伸强度下，钢试样允许的缩断面的端部最小半径为13mm。注7――上表显示尺寸都是最小值，为了确保最小长度，夹具一定不能超过A、B之间的过渡部分，见注9。注8――6mm宽的试样进行试验时，为了获得轴向力，试样的总长应与材料的长度相同，允许达到200mm。注9――如果可能，最理想的状态是，夹持断面的长度能够使试样伸入到夹具的2/3处或者更长。若宽度为12.5mm的试样的夹持部分的长度为10mm，则需要用于更长夹持部分的夹具来夹持试样，防止在夹持部分发生滑动（或未加紧等错误）。注10――对于这3个尺寸的试样，试样的端部两侧面关于缩断面的中心线相对称，误差分别在2.5mm、0.25mm和0.13mm之内。但是，对于仲裁试验和由产品规格要求时，宽度为12.5mm的试样的端部对称度应该在0.2mm之内。注11――对于每种试样类型，所有圆角的半径都应该相等，误差在1.25mm范围之内。在某一端面上，两圆角的曲率中心应位于中心线的垂直平分线上，误差在0.2mm范围之内。注12――试样需提供以下信息（仲裁试验除外）：（a）使用上面的偏差；（b）提供足够多的标志以便确定延伸量；（c）使用合适的引伸计以确定屈服强度。若断裂发生在距夹持装置边沿不足2W处，所确定的拉伸特性不能代表材料的性能。在验收试样中，如果特性满足了规6金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]定的最低要求，就不需要更进一步的试验，但如果它们低于最低要求，则放弃本次试样并重新进行试验。7金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]在楔形夹具背面装有衬垫，它们厚度必须相同并且表面平直、平行。为了达到最佳的效果，楔块最好是通过试验机夹头支撑在衬垫整个长度上，这就需要有几种厚度的衬垫在规定的试样厚度范围内使用。为了能适当的夹紧，每个夹具的整个锯齿面最好都与试样相接触。楔形夹具的正确对中和合适的衬里如图2。-ThiCkrim旳曲toK?f*pGrjf$1fomPTorrijdint]HtiiuwHeedoFle^tinqMuchi^c图2用于夹持扁平试样带衬垫的楔形夹具对于短的试样和复杂材质的试样，一般情况下需要使用机械加工的试样和特殊夹具，从而保证试样负载尽可能完全沿拉伸轴向均与分布(见5.2.3,5.2.4,5.2.5)523用于夹持有螺纹、台肩的试样及脆性材料的夹具一一图3给出了用于带螺纹端部试样夹持装置的示意图，图4是用于夹持带台肩端部试样的夹具。这些夹持装置应通过适当润滑的球形座支撑固定到试验机的头部，球形支撑之间距离应尽可能大。5.2.4薄板材料的夹具一一图5所示为自调节夹具，用于夹持那些无法用普通楔形夹具夹持的薄板材料。5.2.5线材的夹具一一图5、图6所示的楔形或挽勒式夹具、或平面楔形夹具都可以用于线材的夹持。8金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]StEhtJrtA'A-fo*诚ESphental'Wil'fQfiarmqi图3用于夹持带螺纹试样的夹持装置图4用于夹持带台肩试样的夹持装置S3henc3«Craw-Head护网Machne啊耐、FflCgaonG"片Q严SpfSmtfifiirkdsc«rgeet0^A-A—laJG阳图5用于夹持薄板和线材试样的夹持装置5.3尺寸测量装置一一千分尺和其他用来测量长度的装置必须准确，而且精确度至少到达到要求测量的最小单位的一半5.4弓|伸计一一用于拉伸试验的引伸计应该符合E83中有关这个试验方法工序中规定的级别要求。引伸计用于测量和验证屈服强度对应的的应变值以及断后延伸率（如果需要）。5.4.1标距（测量长度）小于等于试样标距长度的引伸计可以用来确定屈服性能。对于等截面的试样（如具有全截面的丝材、线材、棒材等），用于确定屈服性能的引伸计的标距不应超过9金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]夹具间距离的80%。测量断后延伸率的引伸计，其标距应该等于所测试样的标距长度。6试验试样6.1概述6.1.1试样尺寸一一试验的试样既可以是实际尺寸，也可以是加工后的（如进行试验材料的产品标准中叙述的那样）。6.1.2位置----除非另有规定，试样的轴线应在原始材料内按如下方法定位：6.121对于厚度、直径，或板材平面间的距离<40mm的产品，试样的轴线应该在产品中心处；6.1.2.2对于厚度、直径，或板材平面间的距离〉40mm的产品，试样的轴线应该在产品的中心至表面的中间位置处。6.1.3试样加工一一不正确的试样制备会导致不满意或者错误的结果。因此，在准备试样时（特别是加工试样时），要保证最大的精确度和最小的偏差。6.1.3.1制备试样的缩断部分应避免冷加工、缺口、刀痕、凹槽、毛刺、粗糙表面或边、过热等其他可能影响对性能测量造成有害影响的因素。注3――对缩断部分的冲压或剪切可能在边缘产生严重的冷加工或剪切毛刺，应予加工去除。6.1.3.2对于长方形试样，其缩断部分的棱和角磨削或研磨后，不应导致试样横截面积值与计算面积值产生很大的差异。6.1.3.3对于脆性材料，在标距的末端应该使用大半径的圆弧。6.1.3.4试样的横截面积在缩断部分的中间位置应该最小，确保断裂在标距长度之内。鉴于此原因，在每个试样的缩断部分允许有一定的锥度（下面有详细描述）。10金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]6.1.4样品表面光洁度一一当材料以不同于制造状态的表面条件试验时，试样的表面光洁度应该符合产品标准的要求。注4――对于高强度和低韧性的材料，应该热别注意试样表面光洁度的均匀性和质量，因为这些是影响试验结果的一个因素。6.2平板试样一一图1给出了标准平板类型的试样。这种试样用来试验标称厚度》5mm的板材、型材和平板材料。若产品规范允许，其他类型的试样（6.3、6.4和6.5提供的试样）也可以使用。6.3薄板试样6.3.1图1给出了标准薄板类型的试样，这种试样用于试验标称厚度范围在0.13mm—19mm之间的薄板、板材、扁平线材、带材、条、环、型材等金属材料。若产品规范允许，其他类型的试样（6.2、6.4和6.5提供的试样）也可以使用。注5——试验方法E345可以用于厚度达0.15mm的材料的拉伸试验。生卷曲6.3.2在端部可以使用销钉，如图，有必要在夹持端使用使用刚7所示。为了避免薄的高强度材料在试验时发性加强板。■■■■”J,°丄----■'“TJ尺寸，mm尺寸，mmG—标距长度50.0±0.1W—宽度（注1）12.5±0.2T—厚度，最大（注2）16R—圆角半径，最小（注3）13L—总长，最小200A—缩断部分长度，最小5711金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]B—夹持部分长度，最小50c—夹持部分宽度，大约50D—芯杆孔的直径，最小（注4）13E—芯杆距离端部的距离，大约40F—孔距圆角的距离，最小13图750mm标距长度的销钉负载拉伸试样注1――缩断部分的端部宽度误差不超过0.1mm。从端部到中间位置允许有一定的锥度，但每个端部的宽度与中间位置的宽度差不能超过1%。注2――尺寸T是产品标准中所述的试样的厚度。注3——对于一些材料，圆角的半径R需要〉13mm。注4--孔必须在缩断部分的中心线上，误差允许在土0.005mm范围之内。注5――不同尺寸的CD、E、F、L都可以，只要确保断裂在标距长度范围之内即可。6.4圆形试样6.4.1图8给出了直径为12.5mm的标准圆形试样，广泛应用于金属材料试验，包括锻造和铸造的材料。6.4.2图8也给出了与标准圆形试样成比例的小尺寸试样。当无法制备标准圆形试样或如图1所示的平板试样时，可以使用其他尺寸的小圆形试样。对于任何小尺寸试样，依据标准E8时，标距长度应是试样直径的4倍，依据标准E8M时,标距长度应是试样直径的5倍。尺寸，mm标距长度是试样直径的4倍【E8】标准试样与标准试样成比例的小尺寸试样试样1试样2试样3试样4试样5G—标距长度50.0±0.136.0±0.124.0±0.116.0±0.110.0±0.112金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]D—直径（注1）12.5±0.29.0±0.16.0±0.14.0±0.12.5±0.1R—圆角半径，最小108642A—缩断部分长度，最小（注2）5645302016尺寸,mm标距长度是试样直径的5倍【E8M】标准试样与标准试样成比例的小尺寸试样试样1试样2试样3试样4试样5G—标距长度62.5±0.145.0±0.130.0±0.120.0±0.112.5±0.1D—直径（注1）12.5±0.29.0±0.16.0±0.14.0±0.12.5±0.1R—圆角半径，最小108642A—缩断部分长度，最小（注2）7554362420图8标准12.5mm圆拉试样及与标准试样成比例的小尺寸试样注1――缩断部分从端部到中心可以有一定递缩的锥度，但端部与中心的直径差不能超过1%。注2――如果需要，缩断部分可以增加到能适应一个适宜标距引伸计的长度。用于测量延伸的参考标志应该在标距长度处隔开。注3――标距和圆角如图8所示，只要能够保证轴向负载，试样端部可以是适合于试验机夹头的任何形状（如图9所示）。如果是用楔形夹具夹紧，试样夹持长度至少要确保能够伸入到试验机夹头的73位置处，甚至更长。注4――图8和图9所示的圆形试样，标距长度是标称直径的4倍【E8】或5倍【E8M】。在一些产品标准中提供的其他试样，在尺寸公差范围内，除非比率为4:1或者5:1,否则延伸值不能与从标准试样获得的延伸值相比较。注5——直径比6mm小的试样只有在下面情况下可以使用：试样的材料尺寸不够获得较大试样；相关方都同意使用这种试样进行验收试验。更小尺寸的试样在加工和试验方面要求更合适的设备和更高的技术。注6――仅限于英尺/磅单位：通常使用以下5个尺寸的试样：直径分别大约为0.505in、0.357in、0.252in、0.160in、和0.113in，因为它们的横截面积分别等于或接近于0.200in2、0.100in2、0.0500in2、0.0200in2、和0.0100in2,很容易计算负载的应力。因此，当时实际直径与这些值一致时，别用简单的乘法，分别乘上相应的系数5、10、20、50和100就可以计算13金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]出应力或强度（国际单位制不适用）。643标距之外的试样的端部形状要适合材料，并能很好与试验机夹头相配合,以便确保从轴向施加力。图9给出了几种端部形状的试样。尺寸，mm标距长度是试样直径的4倍【E8】标准试样与标准试样成比例的小尺寸试样试样1试样2试样3试样4试样5P—&—E------AG—标距长度50±0.150±0.150±0.150±0.150±0.1D—直径（注1）12.5±0.212.5±0.212.5±0.212.5±0.212.5±0.2R圆角半径，最小—101021010A—缩断部分长度，最小（注2）56，最小56，最小100,大约56,最小56,最小L一总长，大约145155155140255B—端部长度（注3）35,大约25,大约20,大约15,大约75.最小C—端部直径2020202220E—肩长和圆角部分，大约152015F—肩直径151515尺寸,mm标距长度是试样直径的5倍【E8M】标准试样与标准试样成比例的小尺寸试样试样1试样2试样3试样4试样5G—标距长度62.5±0.162.5±0.162.5±0.162.5±0.162.5±0.1D—直径（注1）12.5±0.212.5±0.212.5±0.212.5±0.212.5±0.2R圆角半径，最小—10102101014金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]A—缩断部分长度，最小（注2）75,最小75，最小75,大约75，最小75，最小L一总长，大约145155155140255B—端部长度（注3）35,大约25,大约20,大约15，大约75，最小C—端部直径2020202220E—肩长和圆角部分，大约152015F—肩直径151515图9标准圆拉试样端部的各种类型注1――缩断部分从端部到中心可以有一定递缩的锥度，但端部与中心的直径差不能超过1%。注2――在试样1和试样2上，允许任何标准的螺纹以提供适当的对中和辅助，从而确保断裂发生在缩断部分处。注3――在试样5上，如果可能，使夹持部分长到足以伸到夹具的2/3处，甚至更长。注4――图9中所住的国际单位制（SI）与英尺/磅单位相互区别，每个单位体系内的值没有绝对的等同，因此，每个单位体系与另外的相互独立。6.5薄板、带钢、扁线材和平板的试样一一在试验薄板、带钢、扁线材和平板材料时，使用的试样类型适合材料的标称厚度，具体描述如下：6.5.1对于公称厚度为0.13mm—5mm的材料，使用6.3中描述的薄板类型试样。6.5.2对于公称厚度为5mm—12.5mm的材料，使用6.3中描述的薄板类型试样或者6.2中描述的板状试样。6.5.3对于公称厚度为12.5mm—19mm的材料，使用6.3中描述的薄板类型试样、6.2中描述的板状试样，或者6.4中描述的标准圆形试样。6.5.4对于公称厚度》19mm的材料，使用6.2中描述的板状试样，或者6.4中描述的标准圆形试样。6.5.4.1如果产品规范允许，对于厚度》19mm的材料，可以使用改型的薄板类型试样，以适应图1中所示形状。这种改型的试样厚度必须加工成10±0.5mm,同时在整个缩断部分误差必须在0.1mm范围内。若有异议，应使用圆形试样作为仲裁试样。15金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]6.6线材、棒材、型材的试样6.6.1对于圆形的线材、棒材和型材，应该使用全横截面积的试样。对于直径v4mm的线材，用于测量延伸率的标距长度应该在产品标准中说明。在试验直径羽mm的线材、棒材和型材时，除非另有规定，否则应该使标距长度等于4倍直径【E8】，或者标距长度等于5倍直径【E8M】。试样总长度至少应等于标距长度加上用于夹具全部夹持的材料长度。6.6.2对于横截面为八边形、六边形或者四边形的线材，按6.6.1对圆形横截面的棒材或型材的试样是不适用的。对于八边形、六边形和四边形横截面的棒材和型材，可以使用下面试样类型中的一种：6.6.2.1全横截面试样（注6）――允许用砂纸轻轻打磨试样的试验部分，或者对试验部分进行加工，以确保断裂在标距范围内。对于直径或者扁平面之间的距离屿mm的材料，在不改变横截面形状的情况下，横截面积可以减小到不小于（马原始面积的90%。对于直径或者扁平面之间的距离〉5mm的材料，在不改变横截面形状的情况下，直径或平面间的距离可以适当减少，减小量O.25mm0对于相对平面之间的距离（OL）5mm<的四边形、六边形和八边形横截面的线材和棒材，可以在其横截面上作一个面积初边形（六边形、八边形）内接圆面积的90%的圆，将其圆作为试样的横截面。在缩断部分的端部倒圆角，圆角的半径最好为10mm，至少不能小于3mm。对于相对平面之间的距离（OL）>5mm的四边形、六边形和八边形横截面的棒材，所选的试样的圆形横截面的直径与OL的差值切.25mm。注6――对于铜和合金铜试样，其端部需在一个类似图10所示的夹具上压平到原来尺寸的10—50%，确保断裂在标距范围内。压平的四个平面必须平行，同侧的两个平面必须位于位于同一平面上。PflFSSiUflF16金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]图10用于全尺寸拉伸试样端部压平的挤压夹具6.622对于棒材和型材，6.4中所述的标准圆形试样可以用来代替全横截面试样。除非在产品标准中另有规定，试样应平行于轧制或挤压方向6.7长方形型材的试样一一在试验长方形型材时，应使用下面试样类型中的一种：6.7.1全横截面试样一一允许用砂纸轻轻打磨试样的试验部分，或者对试验部分进行加工，以确保断裂在标距范围内，但是减小后的试样宽度不能小于原始宽度的90%。对于缩断部分长度支0mm的试样，缩断部分的两边应相互平行，并保证试样纵向轴线的偏差在0.05mm范围内。在缩断部分的端部倒圆角，圆角的半径最好为10mm，至少不能小于3mm。6.7.2对于厚度能够适合试验机的夹具，但是宽度比较大的长方形型材，可以在宽度方向切割以适合夹具，切割表面要进行机加工或者打磨，以确保断裂在标距范围内。切割后试样的宽度〉型材的原始厚度。另外，6.2、6.3和6.4中所述的试验类型也可以使用。6.8型钢、结构钢和其他钢种一一其他类型的型钢试验时（除前面提到过的型钢），可以使用6.2、6.3和6.4所述的任一种试样类型。17金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]6.9管材试样6.9.1除了受试验设备限制的较大尺寸的管材外，对于所有小管材（注7）,特别是公称外径€5mm的管材，使用全尺寸管材横截面的拉伸试样是标准惯例。把配合良好的金属塞头插到管材试样端部，以保证试验机的夹具能够准确的夹紧试样，金属塞头不能延伸到试样用于测量延伸率的部分。除非产品标准中另有说明，否则标距长度应是直径的4倍【E8】或5倍【E8M】。图11给出了合适的金属塞头形状、其在试样中的位置以及试样在试验机夹具中的位置。注7――管材“”一词用于指示管状产品，包括管子，管道和管形材料。6.9.2对于不能以全横截面试验的大直径管材，纵向拉伸试样如图12所示切割。焊接管子的试样应该位于距焊缝大约90°位置处。若管壁的厚度＜20mm,应该使用图13所示形状和尺寸的试样，或者6.4.2所述和图8所示的与标准试样成比例的一种小尺寸试样。图13所示的试样类型可以用表面形状和管材弯曲相同的夹具进行试验。若无曲面夹具，可将试样的夹持端进行冷压平。若管壁的厚度为0mm，应使用图8所示的标准试样。注8——在夹紧试样（或在加工过程中）或压平试样端部时，一定要小心，确保缩断部分不会有任何变形和冷却，因为这些会改变机械性能。11图12从大直径管材切割纵向拉伸试样图金属塞头的形状、在试样中的位置及试样在夹具中的位置的位置注一一从限制夹具的那条线到圆弧部分，金属塞头的直径应该有一个微小的锥度（如图11）。18金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]注一一从管材上切割下来用于加工试样的毛坯，它的棱应该互相平行（如图12）。彳R尺寸（mm）试样1试样2试样3试样4试样5试样6试样7G—标距长度50.0±0.150.0±0.1200.0±0.250.0±0.1100.0±0.150.0±0.1100.0±0.1W—宽度（注1）12.5±0.240.0±2.040.0±0.220.0±0.720.0±0.725.0±1.525.0±1.5T—厚度测量厚度R—圆角半径，最小12.5252525252525A—缩短部分长度，最小60602306012060120B—夹持部分长度，最小75757575757575C—夹持部分宽度，大约20505025254040图13大直径管材产品的拉伸试样注1――每种试样的缩断部分的端部在宽度上允许有一定的差值，但误差不能超过0.5%。在缩断部分的宽度上，从端部到中间位置允许有一定的锥度，但每个端部的宽度与中间位置的宽度差不能超过1%注2——如果可能，使夹持部分长到足以伸到夹具的2/3处，甚至更长。注3——试样端部的两个边应该关于缩断部分的中心线对称，对于试样1、4,误差在1mm之内；对于试样2、3、6，误差在5mm内；对于试样7，误差在2.5mm内。注4---对于每种试样类型，所有圆角的半径都应该相等，误差在1.25mm范围之内。在某一端面上，两圆角的曲率中心应位于中心线的垂直平分线上，误差在2.5mm范围之内。19金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]注5――对于环形段，横截面的面积可以通过WXT计算。如果尺寸W与管材的直径之间20金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]的比值〉1/6,用这种方法计算横截面面积的误差就比较大。在这种情况下，需用723中的公式进行计算。注6――G/W小于4的试样，不能用来确定延伸率。注7――在整个长度上，两面平行的试样需提供以下信息（仲裁试验除外）：（a）使用上面的偏差；（b）提供足够多的标志以便确定延伸量；（c）使用合适的引伸计以确定屈服强度。若断裂发生在距夹持装置边沿不足2W处，所确定的拉伸特性不能代表材料的性能。如果特性满足了规定的最低要求，就不需要更进一步的试验，但如果它们低于最低要求，则放弃本次试样并重新进行试验。6.9.3管材的横向拉伸试样可以从管子端部切割下来的环上获取，如图14所示。试样的压平可在如A那样截开后进行，也可在如B那样截开前进行。E图14横向拉伸试样在管材产品切割环的位置对于管壁厚度v20mm的大管材，其拉伸试样可以用图8所示的小尺寸试样，也可以用图13所示的试样2;当使用后者时，可以对一个或每个表面进行加工，确保厚度均匀，但是从每个表面去除的厚度不能超过壁厚的15%。对于管壁厚度＞2mm的大管材，拉伸试样用图8所示的标准试样。用于确定焊接强度的大焊接管的横向拉伸试样，应该位于与焊缝垂直处，且焊缝大约位于整个试样的中间位置。6・10锻件的试样一一对于锻件的试样，使用6.4中所述的最大的圆形试样。如果圆形试样不适用，则使用6.5中所述的最大的试样。6.10.1对于锻件，试样的获取应该根据实际的产品标准要求进行，可以从锻件的突出部分或最厚部分、或者从锻件的延长部分、或者从代表锻件性能的单独锻造的试样上获得。如21金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]果没有其他特殊规定，试样的轴线应该平行于晶粒流向。22金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]6.11铸件的试样一一在试验铸件时，除非在产品标准中另行说明，否则一律使用图8中所示的标准试样，或者图15中所示的试样。尺寸，mm试样1试样2试样3G—平行部分长度等于或大于直径DD—直径12.5土0.220±0.436.0±0.6R—圆角半径，最小252550A—缩断部分长度，最小323860L—总长，最小95100160B—端部长度，大约252545C—端部直径，大约203048E—肩部长度，最小668F—肩部直径16.0±0.424.0±0.436.5±0.4图15铸铁的标准拉伸试样注一一缩断部分和肩部（尺寸A、D、E、F、G）如上所示。但是夹持部分的形状应与试验机的夹具相适合，确保力的轴向传递。通常夹持部分有螺纹，尺寸如B、C所示。6.11.1铸件的试样如图16和表1所示23金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]挠钢的替代设计铸锭的侧视图图16A铸件的试样（mm）（设计细节见表1）SVeihn十KLTEUMA-TEDESIOWFOfl,&END□VlfWMELBLOCKUCJUPOhT札（a）双铸锭的设计T（b）多铸锭的设计图16B铸件的试样（in.）（设计细节见表1）24金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]表1铸件的试样的设计细节注1――大而厚的铸钢的试样：图16A和16B给出的试样用于大而厚的铸钢的试验。然而，标准试样块的任何铸件横截面积和长度可任意增加，此内容不按标准A356/A356M的规定。注2――挠钢：如果要求挠钢，图16中用虚线给出了另一种设计。材料设计，125mm冒口设计1、L（长度）125mm是最小的长度。这1、L（长度）希望能够基座的冒口长度与个长度在锻造车间也可根腿的顶部长度相同，因此在据需要自行增大顶部冒口的长度取决于加在冒口上坡口的数量2、端部锥体是否使用锥度和锥度的大2、宽度在多腿试块底部的冒口宽度小，锻造车间自行选择应为n（57mm）—3、高度32mm16mm，其中n等于试块配备4、宽度（上部）32mm的腿的数量。顶部冒口宽度5、半径（底部）13mm最大取决于加在冒口上坡口的数量。6、腿间距腿之间使用半径为13mm的圆弧7、试样的位置拉伸、弯曲、冲击样从腿3、T（冒口锥度）试样的使用和任选尺寸的下部取出高度冒口的最小高度应为附属于试样的腿的数量按8、腿的数量51mm,最大咼度根据以6第条等距离任意选取下原因在试样的任意部9、R半径大约从0—2mm分选取：（a）许多冒口为浇注口（b）不同的成分对冒口的致密性有不同要求（C）不冋的浇注温度对冒口的致密性有不25金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]冋要求6・12可锻铸铁的试样一一除非产品标准中另有说明，否则在试验时均使用图17所示的试样类型。H尺寸，mmD—直径16R—圆弧半径8A—缩断部分长度64L—总长190B—端部长度64C—端部直径20E—圆弧长度5图17可锻铸铁（韧性铸铁）的标准拉伸试样6.13模铸件的试样一一除非产品标准中另有说明，否则在试验时均使用图18所示的试样类型。尺寸，mmG—标距长度50±0.1D—直径（见注）6.4±0.1R—圆弧半径，最小75A—缩断部分长度，最小6026金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]L一总长，最小230B—夹具间的距离，最小115C—端部直径，大约10图18模铸件的标准拉伸试样注一一缩断部分从端部到中间有一个递增的锥度，但端部与中心的直径差w0.1mm。6・14粉末冶金材料（P/M）的试样一一除非产品标准中另有说明，否则在试验时可使用图19和图20所示的试样类型。当根据图19加工试样时，可以通过机器夹口在端部压入浅的横向槽或脊，以便使用与槽或脊配合的专门夹具进行夹持。由于形状和其他因素的影响，在热处理条件下的板状未加工的拉伸试样（图19）的极限抗拉强度时具有相同成分和处理过程的加工形成的圆形拉伸试样（图20）的50%—85%。----——----B压力区域=645mm2尺寸,mmG—标距长度25.4±0.08D—中心的宽度5.72±0.03W—缩断部分的宽度5.97±0.03T—压缩的厚度范围3.56—6.35R—圆弧半径25.4A—缩断部分一半的长度15.9B—夹持长度80.95±0.03L—总长89.64±0.03C—夹持部分宽度8.71±0.0327金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]F—夹持部分的半宽4.34±0.03E—端部圆弧半径4.34±0.03注一一规定的尺寸（除G和T外），均为模具的尺寸。图19粉末冶金产品的标准板状机加工拉伸试样1、将缩断部分粗加工到直径6.35mm。2、缩断部分进行精车削，从缩断部分中心到端部，直径在4.75mm—4.85mm，有一定的锥度。3、用00砂布进行磨光。4、用细纱布进行磨光。尺寸,mmG—标距长度25.4±0.08D—缩断中心的直径4.75±0.03H—标距长度端部的直径4.85±0.03R—圆弧半径6.35±0.13A—缩断部分长度47.63±0.13L—总长（模槽长度）75,公称B—端部的长度7.88±0.13C—压缩的厚度10.03±0.13W—模槽宽度10.03±0.08E—肩部的长度6.35±0.13F—肩部的直径7.88±0.03J—端部圆弧半径1.27±0.13图20粉末冶金产品的标准圆形机加工拉伸试样28金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]注1――试样的标距长度和圆角如图所示，图中的端部设计用于提供最小的实用压缩区域。其他端部设计也可以接受，但在某些情况下，需要使用高强度的烧结材料。注2――建议试样用有缝套头夹紧，并用肩部支撑。套头的边缘半径不得小于试样端部圆弧的半径。注3――直径D和H应该是同轴的，误差在0.03mm范围之内，上面没有刮痕和刀痕。7步骤7.1试验机的准备一一在启动时或试验机长时间未使用时，应该先对设备进行预热，使其运行到正常的操作温度，减少因环境条件变化造成的错误。7.2试样尺寸的测量7.2.1测量缩断部分中心的横截面尺寸作为试样的横截面积，对于5mm以下的试样的仲裁试验，需测量其最小的横截面的尺寸。测量和记录拉伸试样的横截面的尺寸如下：(1)对于尺寸》5mm的试样，精确到0.02mm。(2)2.5mm＜尺寸＜5mm的试样，精确到0.01mm。(3)0.5mm＜尺寸＜2.5mm的试样，精确到0.002mm。(4)尺寸v0.5mm的试样，实际测量时至少精确到1%;但无论如何，至少精确到0.002mm。注9――根据试样的几何形状，准确测量试样的尺寸是拉伸试验最关键的方面之一。参见附件X2附加资料。注10――由于制造过程中如热轧制、金属涂层等造成的粗糙表面会导致计算的面积不准确，大于实际测量尺寸所对应的面积。因此，粗糙表面的试样的横截面尺寸应该精确到0.02mm。注11――附件X2.9中给出了镀层金属产品尺寸测量时的注意信息。29金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]722测量一个具有均匀但不对称横截面的全尺寸拉伸试样的横截面积时，可以通过测量材料的长度和重量来确定，其中长度》横截面最大尺寸的20倍。7.2.2.1测量重量，精确到0.5%或更小。722.2横断面积二试样重量/（长度X材料密度）。7.2.3当使用如图13所示从管材上截取的试样时，横截面积的确定如下:2、汽arcsin、D丿」丄4丿‘(1)flI如果D/W詬:这里：A=横截面积的准确值，mm2⑷二缩断部分试样-2T的宽度，arcsinmm2D=管材的外径，mmT=试样的壁厚，mm如果D/W>6,可以使用公式（1）或者下面的公式:A=WT(2)这里：A=横截面积的近似值，mm2⑷二缩断部分试样的宽度，mmT=试样的壁厚，mm注12――附录X2.8中给出了大直径管材试样的测量和计算的注意信息。7.3试样的标距标志7.3.1确定延伸率的标距长度应该符合试验材料的产品标准。标距标志的打印可30金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]以使用打孔器、分规，或者用墨水画在试样上。对于对缺口影响敏感较强的材料和小试样，使用快干墨水有助于断裂后原始标记的定位。732对于规定伸长率＜3%的材料，在试验前测量原始标距偏差应在0.05mm内7.4试验机回零7.4.1试验机应处于这种状态：“零力指示”意味着在试样上所施加的力为零。由试样夹持传递的任何力或预负载（除非预负载在试验前被人为除掉），否则应该由力测量系统进行指示。禁止通过零位调整除皮重、或由软件进行算术排除等人为除掉预负载，因为这些将影响试验结果的精度。注13――由试样夹持产生的预负载（拉伸或压缩），往往是由于下列原因造成的：—夹具的设计—夹持装置失灵—过大的夹持力—控制系统的敏感性注14――操作员有责任核实预负载是否是可以接受的，以保证夹具以平稳方式进行操作。除非另有规定，否则建议由于夹持而产生的瞬时（动态）力不超过材料公称屈服强度的20%，静态预负载不超过材料公称屈服强度的10%。7.5试样的夹持7.5.1对于带有缩断部分的试样，试样的夹持应只限制在夹持部分，因为若夹持在缩断部分或过度圆弧上会对试样结果有重大影响。7.6试验速度7.6.1试验速度根据下列条件确定：（a）试样的应变速率；（b）试样的应力速率；（c）十字头速度；（d）完成一部分或整个试验的时间；（e）自由运转十字头速度（没有负载时试验机的十字头移动的速度）。31金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]7.6.2为速度和方法的选择规定一个合适的范围是产品委员会的责任。应该为材料规定适当的试验速度，因为不同的试验速度将会产生不同的试验结果，从而影响材料的接受与否。在这些情况下，根据材料和所要求的试验结果，以下几节推荐了多种方法，用来确定试验速度。注15――试验速度能够影响试验结果：因为材料的速率敏感性和温度一时间效应。7.621应变速率应变速度的允许范围以mm/mm/min规定。一些试验机配有测量应变和控制应变速率的装置，但在没有这些装置情况下，应变的平均速率可以用测量已知应变增量的时间装置进行确定。7.622应力速率——应力速率的允许范围以MPa/s规定。一些试验机配有测量应力和控制应力速率的装置，但在没有这些装置情况下，应力的平均速率可以用测量已知应力增量的时间装置进行确定。7.6.2.3十字头速度一一在一次试验中，十字头速度的允许范围以mm/min规定。在这种情况下，通过对各种不同类型和尺寸的试样指定不同的限制，可以对十字头速度进一步限定。当使用不同长度的试样时，通常情况下十字头的速度确定为mm/mm/min（mm/每mm缩断部分长度【或对于没有缩断部分的试样，夹具之间的距离】/min）。许多试验机配有在试验期间对十字头速度进行测量和控制的装置，但在没有这些装置情况下，十字头的平均速度可以用恰当的长度和时间测量装置进行确定。注16――确定试验速度的方法“十字头速度”一之前叫做“试验机头部分离速率）。注17――对于没有十字头，或者是固定十字头的情况，“十字头速度”意味着夹具分离的速率。7.6.2.4时间——时间的允许范围：从施加力开始（或从一些规定的应力），到断裂的瞬间、或最大力、或到一些规定的应力，所用时间的限制以min或s规定。所用时间可以通过时间装置测量。7.6.2.5自由运转十字头速度一一对试验机不施加力时，试验机的十字头移动速率的允许范围以mm/mm/s规定（mm/每mm缩断部分长度【或对于没有缩断部分的试样，夹具之间的距离】/s）o通过对各种不同类型和尺寸的试样指定不同的限制，可以对十字头速度进一步限定。十字头的平均速度可以用恰当的长度和32金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]时间测量装置进行确定注18――对于没有十字头，或者是固定十字头的情况,分离的自自由运转十字头速度”意味着夹具由运转速率。763确定屈服特性的试验速度一一除非另有规定，否则在达到规定的屈服强度的一半或抗拉强度的1/4之前（两者取较小值），任何常规试验速度都可以；当高于这点值后，速度必须在规定的限制范围之内。若确定屈服强度、屈服点延伸率、抗拉强度、断面收缩率时要求不同速度范围，需在产品标准中给以阐述。不论在哪种情况下，试验的速度都必须保证试验结果中的应力和应变值能够准确的得以显示。除非能够充分证明其他方法能否获得相同的试验结果，否则反映产品特性的各种机械性能的测量必须使用同一种控制方法和速率进行试验。若没有特殊限制，以下控制方法可以使用。附件X4给出了控制方法选择的指南。注19――在之前或之后的图表中，屈服特性包含：屈服强度、屈服点、屈服点延伸率。7.6.3.1控制方法A――确定屈服特性的应力的速率方法在这个方法中，试验机必须保证在线性弹性范围内，应力的速率在1.15MPa/s—11.5MPa/s之间。当试样开始屈服时，为了确保恒定的应力速率，试验机的速度一定不能增加，因此此时不推荐试验机在闭环控制系统下运行（闭环系统指通过检测屈服得到的力学信号反馈到试验机，从而控制试验机的操作），但是在线性弹性区域内可以使用闭环系统。注20――在确定屈服特性时，在弹性区域内，常常不使用这种闭环系统的控制方法来得到恒定的应力速率，而是通过设置一定的十字头速度来获得应力速率值。当试样开始屈服，应力速率将会降低甚至在试样间断屈服下会成为负值。在整个屈服过程中为了保持应力速率恒定，试验机必须以绝对高的速度运转，在很多情况下，这种方法不但不适用，而且效果也很不理想。在实际情况中，常常采用控制应变速率、十字头速度、自由运转十字头速度来实现在线性弹性区域内的应力速率恒定。例如，使用应变速率（1.15MPa/s—11.5MPa/s的应力速率除以材料的杨氏模量得到）；再如，在开始屈服前根据经验找一个接近要求的应力的头部分离速率，并把这个速率保持到确定屈服特性的区域；这两个方法都将在屈服开始前提供相似的应力和应变速率，应力和应变速率在确定屈服特性区域往往是不相同。注21――这种方法多年来一直被作为材料试验的默认方法。33金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]7.6.3.2控制方法B――确定屈服特性的应变速率的控制方法在这个方法中，试验机必须利用引伸计的反馈信号进行闭环控制，应变速率保持在0.015±0.006mm/mm/min注22――利用闭环系统控制试验机时，要保持实时监测，因为当控制参数设置不合理、或者没有设置恰当的安全限制，或引伸计移动时，都会导致试验机不理想的头部运动。注23---用于航天、高温合金和钛设备的材料，一般要求应变速率为0.005mm/mm/min。当有特殊要求时，要按要求进行。7.633控制方法C――确定屈服特性的十字头速度的控制方法试验机应该将十字头速度设置在原始缩断部分【或对于没有缩断部分的试样，夹具之间的距离】的0.015±0.003mm/mm/min注24——通常情况下，在不连续屈服区域内对十字头速度进行控制。注25――使用不同的控制方法产生不同的屈服结果，特别是材料的应变速率的影响最为敏感时。为了实现最好的可重复性，以免材料受应变速度的影响，常常采用相同的控制方法。如果想要在其他试验机或者实验室的得到相似的实验结果，对于应变速率敏感的材料，7.6.3.2和763.3中描述的方法能够得到相似的实验结果，而不能采用7.6.3.1中描述的方法。7.6.4确定抗拉强度的试验机速度---在没有对试验机速度的任何规定限制的情况下，对于预期伸长大于5%的材料应该使用下面总原则：当屈服强度或屈服行为已经被记录后，试验机的速度应该设置在使缩断面缩减尺寸在0.05—0.5mm/mm/min之间，可以利用引伸计和应变速率指示将应变速率设置在0.05—0.5mm/mm/min之间。注26——对于预期伸长w5%的材料，试验机的速度在整个试验过程中可以保持在用来确定屈服特性的速度上。注27――对于许多材料（参见附录X1）抗拉强度和伸长率对试验速度的变化是很敏感的，34金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]在某种程度上，上面给出的试验速度范围内的变化能够对结果产生很重要的影响。7.7屈服强度的确定一一利用7.7.1—7.7.4所述的任何方法确定屈服强度。在采用引伸计的地方，只能利用那些被确定屈服强度的应变范围核准的方法。（见5.4）注28——例如，一个被核准的应变范围0.2%—2.0%可以确定许多金属的屈服强度。注29――对于那些不能使用引伸计（例如细线）的材料，其屈服特性的确定不能使用本标准。7.7.1平行位移法一一当使用平行位移法确定屈服强度时，需要利用应力一应变图得到数值（图形的或者数值）。在应力一应变图（图21）上画出om等于平行位移的规定值，mn平行于OA,mn与应力一应变曲线相交于点r（注35）。当由这种方法获得屈服强度值时，所用的平行位移的规定值应该在屈服强度后面的括号内注明。如：屈服强度（平行位移=0.2%=360MPa（52000psi）（3）使用这个方法时，应该使用B2级或更高级的引伸计（参考惯例E83）注30――有两种普通类型的引伸计，平均和非平均，根据试验的产品确定使用哪种类型的引伸计。对于大部分加工的试样而言，这两种引伸计并没有很大差别。但是，对于锻造和管材断面，使用这两种引伸计会产生很大的差别，对于这种情况，推荐平均类型的引伸计。注31――当屈服特性有异议时，推荐使用平行位移的方法作利用负载下延伸法确定屈服强度的具体做法如下:为仲裁方法来确定屈服强度。（1）利用自动或手工装置来确定应力一应变数值，分析这个数值（图形分析或35金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]用自动方法）确定在规定的伸长值上的应力值；（2）使用当出现规定伸长值时能够进行指示的装置，以便确定出现的应力（注33）。所有这些装置必须都是自动的。图22显示了这个方法的具体情况。报告形式如：屈服强度（EUL=0.5%=52000psi（4）除了在YPE的简化测量中，可以使用低放大率C级装置外，在应变交叉点处确定伸长值时所使用的引伸计和其他装置必须满足B2级要求（参见惯例E83）。当使用C级装置时，必须在结果报告中说明。注32――对于引伸计必须规定合理的伸长量。对于屈服强度v550MPa的钢，弓I伸计的合理伸长量应该为标距的0.005mm/mm（0.5%）。对于更高屈服强度的钢，应该使用更大伸长值的引伸计或者采用平行位移法测量。注33――当没有其他测量伸长的方法时，使用一对分配器或相似的装置来确定试样上两个标Om=规定的伸长值距标志之间的一个可检测伸长的点。标距长度必须为50mm。图22利用负载下的延伸法计算符合可检测的伸长的瞬间负载应力可作为负载下伸长的近屈服强度的应力一应变图似屈服强度。7.7.3自动绘图法（用于显示不连续屈服的材料）一一利用自动绘图装置获得应力一应变（力一延伸率）数值或者绘制应力一应变（力一延伸率）图，确定屈服强度的上、下限，如下：7.7.3.1在不连续屈服开始时记录与最大力对应的应力，作为屈服强度的上限，如图23和图24所示。注34――如果在不连续屈服开始时观察到多个峰值，应将第一个视为屈服强度的上限（如图24）。7.7.3.2在不连续屈服（忽略瞬时效应）期间记录所观察的最小应力，作为屈服强度的下限（如图24）。36金属材料拉伸试验标准试验方[ASTME8/E8M-09]图23显示弯曲顶部对应的屈服强度上限的图24显示屈服点延伸率和屈服强度上下限的应力一应变图应力一应变图注35――显示屈服点延伸率的材料的屈服性能与没有屈服点延伸率的同类材料相比往往没有重复性和再现性。偏移或延伸与应力一应变曲线相交的区域（r处）发生力的波动可能极大的影响偏移和EUL因此，屈服强度的上限或下限（或两者）的测定最好用此类材料，虽然这些性能取决于试验机的稳定性和对中性、试验机的速度等因素（除了所采用的方法之外）。注36――采用低放大倍数自动绘制记录，对不连续屈服的材料的屈服点的延伸率进行简化测量，C