金属线材力学及工艺性能试验措施标准综述

    摘要：介绍了金属线材力学性能试验措施《金属资料 室温拉伸试验措施》及金属线材工艺性能实验措施《金属线材扭转试验措施》、《金属资料 线材重复弯曲试验措施》、《金属资料 线材围绕纠缠试验措施》等国家标准采纳国际标准的现状，并对修订后标准主要技巧内容及变更做扼要阐明。
    症结词：金属资料 力学性能试验 工艺性能试验 标准
    金属线材力学及工艺性能是稽核钢丝和钢丝绳产品质量的主要性能指标，而与此有关的试验措施标准则是钢丝和钢丝绳产品生产企业、用户和第三方公正性质检机构开展产品质量查验工作的重要根据。
    在全国钢标准化技巧委员会力学性能试验措施分技巧委员会的领导下，近几年有计划地进行了与金属线材有关的金属线材拉伸、扭转、重复弯曲和围绕纠缠试验措施标准的制修订工作，这些标准在制修订进程中始终保持贯彻了积极采纳等同或等效国际标准的原则，这为我国钢丝、钢丝绳生产企业介入国际竞争、产品出口以及查验数据的互认均打下了良好的根基。为使广年夜生产企业和用户了解并执行新的国家标准，在此就有关制修订前后变更做扼要综述。
    1、金属线材力学性能试验措施标准
    目前，我国金属拉伸试验方面的标准许多，此中GB/T228-2002《金属资料 室温拉伸试验措施》是金属制操行业应用最普遍，也是最重要的一个试验措施。GB/T228-2002等效采纳ISO 6892：1998《金属资料 室温拉伸试验措施》，不只主要技巧内容、要求和规定采纳国际标准，而且相关术语、性能名称、符号也采纳国际标准，对付国际标准中短缺具体明确的内容，又结合海内经验和技巧做了进一步细化。本标准是在合并下列3个标准的根基上修订的：GB/T228-1987《金属拉伸试验措施》、GB/T3076-1982《金属薄板（带）拉伸试验措施》、GB/T6397-1986《金属拉伸试验试样》。修订后的标准主要技巧内容有如下变更。
    1.1引用标准
    为了增加标准之间的和谐统一，新标准增加了“引用标准”这一部分内容，所引用的6个国家标准中除GB/T8170-1987外，别的均是等同或等效采纳国际标准，国际标准中无数值修约方面的要求，但本标准规定要对试验成果进行修约，所以引入了相应的数值修约措施标准GB/T8170-1987。
    1.2界说及符号
    为了能与国际通用性接轨，新标准所用相关术语和性能的界说全部采纳了ISO6892：1998（E）的规定，这些界说与GB/T228-1997虽无本色的区别，但照样有所不合，分外必要注意的是“伸长”与“延伸”这两个术语；在新标准中规定拉伸试验时引伸仪标距上的伸长为“延伸”，试样标距上的伸长称为“伸长”；在性能名称上，原标准中的“服从点”和“规定非比例伸长应力”、“规定总伸长应力”、“规定残存伸长应力”中的“应力”均用术语“强度”取代，例如：GB/T228-1987“规定非比例伸长应力”在新标准中改为“规定非比例延伸强度”；另外又增加了“断裂总伸长率”及“最年夜力”的界说；相比原标准，新标准界说的内容加倍全面。
    新标准中代表性能的符号与原3个拉伸标准也绝年夜部分不合，如“应力”和“强度”的主符号用“R”代替了“σ”；“伸长率”主符号用“A”代替了“δ”；“断面收缩率”主符号用“Z”代替了“Ψ”；另外，使用新标定时还应注意断后伸长率表示符号的变更，新标准中符号“A”仅表示比例系数K=5.65时测得的伸长率，其它比例系数或定标距的试样，均用下脚注阐明。如A11.3表示比例系数为11.3的断后伸长率；A100表示原始标距为100mm的断后伸长率；由于这方面更改很年夜，使用者在使用新标定时应加以注意。
    1.3试样
    新标准适用于厚度≥0.1mm的板、棒、型、管等金属资料拉伸性能的测定，对付金属箔、毛细管、超细丝原则上不包括，电子拉力试验机机，但经协议也可参照此标准进行试验。拉伸试样的形状尺寸、分类及制备重新做了调剂，在尽量一惭际标准相对应的原则下，保留了海内实用的规定。试样标距类型在新标准中仍分为比例标距与比例标距两种，并且规定比例标距不得小于15mm，原标准中规定不得小于25mm；要盘算试样标距，首先应确定比例系数，新标准规定应尽可能采纳比例系数为5.65这一系数值，除非最小比例标距的要求不满足，可以采纳较高的值（优先采纳11.3的值）或采纳比例试样；非比例标距一般取50mm,100mm或200mm，具体应由相关产品标准规定，线材试样一般取100mm或200mm的固定标距；对付比例标距，应将原始标距的盘算值修约至最接近5的倍数，中间数值向较年夜一方修约，原始标距的准确度要求为±1%。
    1.4原始横截面积的测定
    国际标准对横截面积测量准确度做了规定，对测量的措施和测量的部件等规定不详细，新标准在采纳国际标定时保留了原标准中对这些内容的规定；新标准中增加了横截面积测量准确度的要求，只要能包管标准规定的准确度要求，不管采和何种类型的量具或仪器都允许；但规定了量具或测量装置分辨率要求；原始横截面积盘算值至少保留4位有效数字；π值至少取4位有效数字。
    1.5试验设备的准确度要求及试验要求
    新标准中规定试验机准确度应为1级或优于1级；除测定抗拉强度、断后伸长率等具有较年夜延伸的性能时，引伸仪准确度不低于2级，测定其它性能时，引伸仪准确度不低于1级。
    新标准在试验速率方面采纳国际标准的规定，与原标准相比更改较年夜，应力速率上下限比原规定均提高了2倍，这样调剂的原因一方面是避开性能规定的应力速率适用于测定上服从强度和规定强度的试验速度。对付抗拉强度测定要求应变速率不跨越0.008/s，即相当于夹头分离速率0.48Le/min；对付不具有应力速率或应变速率控制的试验机，可调节夹头分离速率使其等效于规定的应力速率，不转变试验机的控制直至测定完成。
    1.6拉伸性能的测定
    本标准共界说了12种可测拉伸性能，金属线材常用的性能有：断后伸长率（A）、断裂总伸长率（At）、上服从强度（ReH）、下服从强度（ReL）、规定非比例延伸强度（RP）、抗拉强度（Rm）、规定总延伸强度（Rt）和断面收缩率（Z）。
    1.6.1断后伸长率（A）与断裂总伸长率（At）测定
    断后伸长率的测量一般采纳人工的措施，由于拉伸自动化测试系统或装置的广泛使用，新标准中规定允许采纳自动测试系统或装置测量断后伸长率。
    断裂总伸长率的测定使用图解措施，包括自动测试措施。使用时应注意：引伸仪标距应即是原始标距；断裂地位在引伸仪标距以内方为有效，但断裂伸长率年夜于或即是规定值，不管断裂地位处于何处均为有效；如以断裂时的总延伸做为伸长的测量，应扣除弹性伸长部分；用自动措施测量时，可以不在试样上标记原始标距，但标记出原始标距也仍有用途，一量测试系统出故障，还可人工测定其断后伸长。
    对一些低延伸资料，如伸长率小于5%的资料，其断后伸长率用通常的措施很难测到，建议使用新标准在提示的附录中提供的测量措施，另外也可采纳标准中规定的引伸计措施。
    1.6.2上、下服从强度（ReH、ReL）的测定
    新桌标准中测定此性能的措施不变，可采纳图解措施（包括自动措施）或指针措施，匆匆裁试验时采纳图解法。新标准中只界说了上服从强度与下服从强度两个性能，未零丁界说“服从点”这一性能，而是将它划入了下服从强度。当资料涌现明显服从现象时应区分上下服从强度，相关产品应明确测定上服从强度或下服从强度或两者，当无规准时，应测定上服从强度和下服从强度；当涌现单一服从状态时，应测量下服从强度；当相关产品标准中规定要求测量服从强度；当相当产品标准中规定要求测量服从强度，但资料并不涌现明显服从状态，遇此种环境，建议测定规定非比例延伸强度如Rp0.2，并注明“无明显服从”；如资料服从期间力并无下降或坚持恒定，而是迟钝增加，只要能分辨出增加，这种状态应判为无明显服从状态。
    1.6.3规定非比例延伸强度（RP）测定
    在测定措施上，原标准规定了5种措施：通例平行线法、滞后环措施、逐步逼年法、逐级施力措施、夹头位移措施，新标准删去了逐级施力措施，原因是此措施效率低，试验时必要两三小我共同；由于自动化测量装置的遍及，新标准明确规定可采纳自动系统或装置进行测定。测准时应注意不管在达到规定非比例延伸强度之前是否有高于它的应力呈现，均以规定非比例延伸对应的力为规定非比例延伸力。
    1.6.4抗拉强度（Rm）的规定
    抗拉强度是几乎所有金属资料必测的性能，新标准规定了两种测量措施，即图解措施（包括自动措施）和指针措施。新标准中抗拉强度的界说与原标准有所不合，原标准界说为拉断进程中最年夜力对应的应力；本标准界说为试样在服从阶段之后所能抵抗的最年夜力所对应的应力；依照本标准，具有明显服从现象的金属资料，抗拉强度取塑性变形强化阶段的最高应力，也即服从阶段之后的最年夜力；无明显服从现象的资料，则取试验进程中最高应力。
    1.6.5规定总延伸强度（Rt）的测定
    标准老人家要用图解的措施测定Rt，也可使用自动系统或装置直接进行测量。日常测量中也用人工的措施，两个共同，从引伸仪读取达到相应总延伸的力并盘算出成果，仲裁试验时则应采纳图解法。
    1.6.6断面收缩率（Z）的测定
    断面收缩率是金属资料重要的延伸性能，但由于试样拉断时形成的最小横截面积形状繁杂和多样性，因而标准中仅规定了圆形和矩形试样的断面收缩率测量措施，其它形状的试样一般意外定此性能。
    1.7测定成果数值的修约及准确度
    为避免在贸易中引起不需要的麻烦和争议，对测定成果数值按必然的规则进行修约是十分需要的，国际标准中没有数值修约方面的规定，仅规定断后伸长率的修约间隔为0.5%，新标准在采纳国际标准的同时又保留了原标准中这方面的规定，要求对数值进行修约。规定断后伸长率全范围按0.5%的间隔修约, 不再分档；断面收缩率与断后伸长率同为延伸性能，两者的测量准确度差别不是很年夜，所以断面收缩率的修约也按断后伸长率的规定处置惩罚，即全范围按0.5%的间隔修约；强度性能的修约保留了原规定。
    新标准增加了拉伸试验成果准确度的论述方面的内容，并在提示的附录中对本节内容做了阐明，对进一步了解拉伸试验措施的测量不确定度及评定措施十分有用。
    2、金属线材工艺性能试验标准
    我国金属线材工艺性能试验措施有扭转试验、重复弯曲试验和围绕纠缠试验3种措施。这3种工艺性能试验措施也是金属制操行业产品查验中对照重要、应用对照普遍的标准。
    2.1GB/T239-1999《金属线材扭转试验措施》
    《金属线材扭转试验措施》是在GB/T239-1984的根基上修订的，修订时等效采纳了ISO7800：1984《线材单向扭转试验措施》与ISO9649：1990《线材重复扭转试验措施》，修订后其主要内容有如下变更。
    2.1.1尺寸适用范围
    新标准适用范围为0.3-10mm，增加了下限，这既与国际标准及年夜多半国外先进标准一致，又与我国年夜多半产品标准配套。撤消了直径小于0.3mm线材的标距一律为50mm的规定，别的不变。试样标距是扭转试验中的症结参数，所以试样标距必然要准确，但实际上由于材持贩不均匀性，所以最好不用替代的标距长度。扭转方法分为单向、交变及二重3种。
    2.1.2试验仪器
    试验期间，试样与两夹头轴线应重合，否则会导致试样蒙受弯曲力或锥形绕动而影响试验的准性，由于目前扭转机均没有配备测定扭转速度的装置，故新标准撤消了这一规定。
    2.1.3扭转拉紧力
    试验时对试样施加拉紧力的目的是为了使试样坚持平直，只要试样坚持平直，其拉紧力对试验成果影响不年夜，为便于实际操作，标准规定施加的拉紧力不年夜于公乐抗拉强度相应力值的2%，在处置惩罚质量贰言或仲裁查验时建议取2%。
    2.1.4扭转速度
    新标准中将最年夜扭转速度修订为扭转速度，万能拉力试验机，规定钢丝的扭转速度分为180，60，30r/min3种，速度允差为±10%。扭转速度是线材扭转试验的重要参数，扭转速度过高，试样变热，其内部变形速度加快，扭转次数低落，如对φ0.70mm的钢丝，采纳180r/min与60r/min两个转速分手做必然数量的试样，扭转值相差约6.6%，所以试验时必然要正确选择试验速度，避免影响试验成果。
    2.1.5扭转闭口
    扭转闭口应包管既能夹紧试样又不毁伤试样，因此扭转闭口应有足够的硬度，扭转钳，口分平闭口及齿形闭口两种，小规格试样宜选取平闭口。
    2.1.6外面及缺陷的判定
    扭转试验是一种工艺性能试验，通过扭转次数可稽核试样抵抗塑性变形的才能，通过断口形状及变形的不均匀性可反应出金属外面和内部缺陷，为便于试验人员感官准确判定，标准中增加了断口形状和缺陷的范例分类及描述。
    2.2GB/T238-2002《金属资料 线材 重复弯曲试验措施》
    《金属资料 线材 重复弯曲试验措施》是在GB/T238-1984的根基上修订的，依据国家标准制修“双采”精神和入世后与国际接轨的必要，本次修订等同采纳国际标准ISO7801：1984，新标准撤消了试样取样部位及试样长度的要求，对弯曲圆柱和夹持面的硬度及粗拙度不再做规定，另外对标准的内容进行了部分调剂。
    2.3GB/T2976-200X《金属资料 线材 围绕纠缠试验措施》
    《金属资料 线材 围绕纠缠试验措施》已经报批，预计本年宣布实施，该标准是在GB/T2976-1988的根基上修订的，修订时等同采纳国际标准ISO7802-1983，其技巧要求和编写格式与国际标准完全相同，修订后其主要内容变更如下。
    2.3.1标准名称
    GB/T2976-1988标准名称为《金属线材围绕纠缠试验措施》，本标准依照国际标准的名称改为《金属资料 线材 围绕纠缠试验措施》。
    2.3.2适用范围
    新修订标准规定试样的尺寸范围为0.1-10mm，尺寸范围增加了下限的规定，这样既与国际标准及年夜多半国外先进标准一致，又能与我国年夜多半产品标准配套，此中直径一般指圆形线材公称直径，厚度一般批矩形、梯形、六角形等异形线材的公称厚度，此标准既适用于圆形线材，也明确规定适用于异型线材。新修订标准只适用于测定线材随塑性变型的才能，对付镀层牢固性试验也可按此标准进行，但试验成果的判定应按相关产品标准要求进行。
    鉴于等同采纳国际标准，本标准撤消了试验方法、试样两个章节，相关产品标准对采纳何种方法进行围绕纠缠有明确规定，对试样也有相关要求，因此撤消此规定不影响该标准使用。新修订标准中对试验机没有具体要求，仅仅对满足试验要求做出规定；撤消了试验速度、围绕纠缠试验芯棒直径允差、芯棒硬度、外面粗拙度及施加张力的装置的规定。
    2.3.3试验法度模范
    新修订标准规定“为确保围绕纠缠紧密，围绕纠缠时可在试样自由端施加不年夜于线材公称抗拉强度相应力值5%的拉紧力”，只规定了拉紧力极限值，对是否加拉紧力不再做强制性要求，但必须围绕纠缠紧密；撤消了围绕纠缠圈数的规定；对解圈末端做出了规定，要求至少保留一个围绕纠缠圈，与产品标准也坚持一致。
    试验成果的判定要求一般有产品标准规定，新修订标准对试验成果的判定不再做详细的规定，只提出按相关标准的规定执行。
    作者简介
    衡俊华 1970年10月生，国家金属成品质量监督查验中心工程师。
    张亚萍 1965年7月生，高档工程师，国家金属成品质量监督查验中心副主任兼总工程师。