ISO 6892-2-2018《金属材料-拉伸试验第二部分:高温拉伸试验方法》规定了金属材料拉伸试验的方法,并定义了可以在高温下确定的力学性能。本作业指导书是依据ISO6892-2-2018标准编写的,旨在为正确使用该标准提供方法指导,保证正确地进行高温拉伸试验,测定高温拉伸试验基本的力学性能指标。
一. 范围
本作业指导书涉及的试验为高温拉伸试验,测试内容包含屈服强度、抗拉强度、断后收缩率、断面收缩率等。
二. 原理
该试验涉及通过拉伸力使试件应变,以确定一种或多种力学性能指标。该拉伸测试在ISO6892-1规定的室温35℃以上的高温下进行。
三. 术语定义及符号和说明
4.1术语及定义
本指导书涉及术语较多,此处略,具体参考相关标准ISO6892-1及ISO6892-2-2018中第三节例外和补充的术语。
一般而言,试样的所有几何尺寸相关的参数都在室温下测量,而引伸计标距长度除外(参考3.3和10.2.2)。
4.2符号和说明
表1 符号和说明
符号
单位
说 明
试 样
a0,Ta
mm
矩形横截面试样原始厚度或原始管壁厚度
b0
mm
矩形截面试样平行长度的原始宽度或管的纵向剖条宽度或扁丝原始宽度
d0
圆形横截面试样平行长度的原始直径或圆丝原始直径或管的原始内径
D0
管原始外径
L0
原始标距
测定Awn的原始标距
Lc
平行长度
Le
引伸计标距
Lt
mm
试样总长度
du
圆形横截面试样断裂后缩颈处小直径
Lu
mm
断后标距
测量Awn的断后标距
S0
mm2
原始横截面积
Su
断后小横截面积
K
—
比例系数
Z
%
断面收缩率
伸长率
A
%
断后伸长率
Awn
%
无缩颈塑性伸长率
延伸率
Ae
%
屈服点延伸率
Ag
%
大力Fm塑性延伸率
Agt
大力Fm总延伸率
At
断裂总延伸率
△Lm
mm
大力总延伸率
△Lf
mm
断裂总延伸
速率
S-1
应变速率
S-1
平行长度估计的应变速率
Vc
mm·S-1
横梁位移速率
MPa·S-1
应力速率
力
Fm
N
大力
屈服强度、规定强度、抗拉强度
E
MPab
弹性模量
m
MPa
应力—延伸率曲线在给定试验时刻的斜率
mE
应力—延伸率曲线弹性部分的斜率c
ReL
MPab
上屈服强度
Rm
下屈服强度
RP
规定塑性延伸强度
Rr
规定残余延伸强度
Rt
规定总延伸强度
T
℃
高温拉伸试验的规定温度或名义温度
Ti
高温拉伸试样平行长度部分表面的指示温度测量温度
Ts
min
保温时间
a钢管产品标准中使用的符号
b1MPa=1N▪mm-2
c应力-延伸率曲线的弹性部分的斜率值并不一定代表弹性模量。在佳条件下(高分辨率,双侧平均引伸计,试样的同轴度很好等),弹性部分的斜率值与弹性模量值非常接近。
四. 试样
测试试样相关内容参见ISO6892-1中的表述。
五. 原始试样尺寸的测定
原始横截面积的测量参见ISO6892-1中的表述。
原始标距长度的标记参见ISO6892-1中的表述。
六. 试验设备
7.1力~测试系统
试验机的测力系统应按照ISO7500-1进行校准,并且其准确度应为1级或优于1级。
7.2引伸计
对取得名义屈服强度(塑形或总延伸率),应根据ISO9513,在相关范围内选择1级或更优的引伸计。对其他性能(更高延伸率),应根据ISO9513,在相关范围内可采用2级引伸计。
引伸计标距长度应不小于10mm,且设置对应于平行长度的中间部位。
引伸计超出加热炉的任何部分都应固定和保护放置室温的振荡对引伸计的读数产生小的影响。需要保持试验机周围温度和空气流速的合理稳定。
7.3加热装置
7.3.1 允许的温度偏差
沿试样在规定试验温度T、指示温度Ti和可允许的大温度偏差之间大的允许温度变化值按表2执行。规定温度高于1100℃时,温度偏差由合同双方在协议中约定。
表2沿试样在T、Ti和可允许的大温度偏差之间大的允许温度变化值
规定温度,T
/℃
Ti和T间的允许温度偏差
沿试样大的可允许温度偏差
T≤600
±3
3
600<T≤800
±4
4
800<T≤1000
±5
5
1000<T≤1100
±6
6
7.3.2 温度测量
当标距长度小于50mm时,在标距长度两端各设置一个传感器(热电偶)直接测量试验温度;当标距长度大于或等于50mm时,除在标距长度两端各设置一个传感器(热电偶)直接测量试验温度外,还要设置第三个传感器(热电偶)设置在平时长度的中间部位进行试验温度测量。
温度传感器的结点应与试件表面接触良好,并应适当屏蔽以防止来自炉壁的直接辐射。
7.4温度—测试系统的确认
温度-测试系统应具有等于或优于1℃的温度分辨率,且具有0.004T℃或±2℃的温度**度,取二者更优的数值。
七. 力学性能测试
试验加载链装配完后,试样两端被夹持前,设定力测量系统的零点,零点设定后,系统不可再变动。
根据试样形状的不同,可选用合适的夹具进行加持。为了得到直的试样,并确保试样与夹头对中,可以施加不超过规定强度或预期屈服强度的5%相应的预拉力,宜对预拉力的延伸影响进行修正。具体参考ISO6892-1中的试样夹持方法。
8.1固定引伸计和确定标距长度
在实际中有不同的确定标距长度的方法,这些方法会导致试验结果有少许不同。应在试验报告中记录确定标距长度的方法。
8.2试样的加热
将试样加热至试验规定温度T,并在加载前至少保温10min,确保试样整个截面都达到规定温度值。在确认引伸计的输出数据稳定后方可开始加载。
注意在加热过程中,除非双方协议另有规定,否则试样加热温度不能超过温度规定值T的温度偏差范围。
8.3应变速率控制的试验速率-方法A
8.3.1上屈服强度(ReH)和名义屈服强度(Rp,如果要求Rt)应变速率的测定
对于确定上屈服强度(ReH)和名义屈服强度(Rp,如果要求Rt)的应变速率的附加要求参考ISO6892-1,但要遵守以下规定的应变速率范围:
——范围1: S-1(相当于0.0042min-1),相对误差±20%(如果
没有其他规定时推荐采用);
——范围2: S-1(相当于0.0015min-1),相对误差±20%。
8.3.2下屈服强度(ReL)和比例屈服点延伸率(Re)应变速率的测定,如果要求
对于确定上屈服强度(ReH)和比例屈服点延伸率(Re)的应变速率的附加要求参考ISO6892-1,但要遵守以下规定的应变速率范围:
推荐:十字头控制。
8.3.3抗拉强度Rm,断后比例伸长率A,断面收缩率Z,如果需要,大力下的
总延伸率Agt,大力下的塑性延伸率Ag的测定
对于确定抗拉强度Rm,断后比例伸长率A,断面收缩率Z,如果需要,大力下的总延伸率Agt,大力下的塑性延伸率Ag的测定的应变速率的附加要求参考ISO6892-1,但要遵守以下规定的应变速率范围:
在屈服强度测定后,根据试样平行长度估计的应变速率 应转换成下述范围内之一的应变速率:
——范围1: S-1(相当于0.0042min-1),相对误差±20%;
——范围3: S-1(相当于0.084min-1) ,相对误差±20%(如果
没有其他规定);
——范围4: -1(相当于0.4min-1),相对误差±20%。
若拉伸试验仅是为了测定抗拉强度,根据范围3得到的平行长度的应变速率适用于整个试验。
8.4应变率范围扩大的测试方法-方法B
8.4.1 总则
这个方法基于传统应变速率范围。应该考虑在高温下比在室温下金属材料的应变速率敏感性更高。在规范范围内的应变速率也影响确定的性能值。
8.4.2 用于确定屈服强度或名义屈服强度性能的速率
这用来处理上、下屈服强度和名义非比例延伸率。
从试验开始到发生屈服,试样平行长度的应变速率应该在0.0000167S-1~
0.0000833S-1(0.001min-1~0.005min-1)。
当测试系统不能显示应变速率时,应设置应力速率以便保持应变速率在整个弹性阶段低于0.00005S-1(0.003min-1)。在任何情况下在弹性阶段的应力速率都不能超过5MPaS-1(300MPamin-1)。
8.4.3 用于强度抗拉强度的速率
如果仅确定抗拉强度,应变速率应该在0.00033S-1~0.0033S-1(0.02min-1~0.20
min-1)。如果在同一个试验中也要确定屈服强度,在ISO6892-2-2018规范10.4.2中要求的试验速率变化到上述规定中的速率时应确保平滑,避免任何过冲(见ISO6892-1)。
8.4.4 方法和速率的选择
除非另有协议,否则方法(A或B)和测试速率的选择应由生产者或生产者指定的测试实验室自行决定,只要它们满足本文档的要求。
八. 所选试验条件的文档记录
为了以简写形式报告测试控制模式和测试速率,可以使用以下缩写系统:
ISO 6892-2 Annn or ISO 6892-2 Bn。
这里A定义采用方法A(应变速率控制),B定义采用方法B(扩展应变率范围)。字母nnn代表由多3个字符组成的一系列字符,这些字符表示在测试的每个阶段使用的速率,如图1所定义,可以添加n表示所选的应变速率。
九. 试验数据计算
该步骤与ISO 6892-1中内容相一致。
十. 试验结果处理
该步骤按ISO6892-1执行,试验出现下列情况之一者试验结果无效:
a)试样在标距上或标距外断裂;
b)试验后试样出现二个或二个以上缩颈;
c)试验由于操作不当而造成性能不符合要求;
d)试验中记录有误或设备仪器发生故障影响结果准确性、试验结果作废时
应补做试验。
e)试验后试样上显示出冶金缺陷(分层、气泡、夹渣及缩孔)应在试验记录
及报告中注明。
十一. 试验报告
试验报告应至少包括以下信息,除非双方另有约定:
a)本部分标准编号;
b)试样标识;
c)材料名称、牌号;
d)试样类型;
e)试样的取样方向和位置;
f)试验控制模式和试验速率或试验速率范围(见10.6),如果与10.3和10.4
推荐的方法不同;
g)保温时间;
h)试验温度;
i)确定引伸计标距长度Le的方法;
j)试验结果:如果产品标准中未另行规定,试验测定的性能结果数值应按照ISO80000-1进行修约。具体修约要求如下:
——强度性能值修约至1MPa;
——屈服点延伸率修约Ae至0.1%;
——其他延伸率和断后伸长率修约至0.5%;
——断面收缩率Z修约至1%。
十二. 测量不确定度评定
测量不确定度参见ISO6892-1和ISO6892-2-2018附录B。