淺析新版金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法國家標(biāo)準(zhǔn)

□ 遼寧五一八內(nèi)燃機(jī)配件有限公司總師辦 王開遠(yuǎn)

眾所周知，抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、斷后伸長率等室溫拉伸性能指標(biāo)表明了金屬材料的內(nèi)在質(zhì)量，是重要金屬零件必檢項(xiàng)目之一。GB/T228.1規(guī)定了金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法，是金屬零部件制造行業(yè)一項(xiàng)常用的試驗(yàn)方法國家標(biāo)準(zhǔn)。最新修訂的GB/T228.1-2010《金屬材料 拉伸試驗(yàn) 第1部分：室溫試驗(yàn)方法》已正式實(shí)施一年，應(yīng)一些企業(yè)讀者要求，本刊特邀請相關(guān)專家對新版金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行詳細(xì)解讀，通過分析對比，指出該標(biāo)準(zhǔn)與其前一版本（GB/T228-2002《金屬材料 室溫拉伸試驗(yàn)方法》）之間存在的主要差異，供相關(guān)從業(yè)者貫標(biāo)時(shí)參考。

概述

規(guī)定金屬材料拉伸試驗(yàn)方法的GB/T228.1屬于推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)，1963年首次發(fā)布，分別于1976年、1987年、2002年進(jìn)行了3次修訂，本次為第4次修訂。新修訂的GB/T228.1-2010《金屬材料 拉伸試驗(yàn) 第1部分：室溫試驗(yàn)方法》由中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)提出、由全國鋼標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口管理、由鋼鐵研究總院等單位負(fù)責(zé)起草。該標(biāo)準(zhǔn)修改采用2009版ISO6892-1國際標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了金屬材料拉伸試驗(yàn)方法的原理、定義、符號、試樣和尺寸測量、試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)要求、性能測定、測定結(jié)果數(shù)值修約和試驗(yàn)報(bào)告等，適用于金屬材料室溫拉伸性能的測定。整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)共分為24章、13個(gè)附錄。附錄中，包括5個(gè)規(guī)范性附錄和8個(gè)資料性附錄，章節(jié)編排見表1。

與國際標(biāo)準(zhǔn)的一致性程度

新標(biāo)準(zhǔn)修改采用ISO6892-1：2009《金屬材料 拉伸試驗(yàn) 第1部分：室溫試驗(yàn)方法》 （英文版），在整體結(jié)構(gòu)、層次劃分、編寫方法和技術(shù)內(nèi)容上與ISO6892-1：2009基本一致，只在以下方面進(jìn)行了修改，并在正文中在相應(yīng)條款處用垂直線做出了標(biāo)識：

1.在規(guī)范引用文件中，改為直接引用與國際標(biāo)準(zhǔn)相對應(yīng)的我國國家標(biāo)準(zhǔn)，并增加了GB/T8170《數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定》(此標(biāo)準(zhǔn)名稱沒問題，是2008年新版標(biāo)準(zhǔn)的名稱)、GB/T10623《金屬材料 力學(xué)性能試驗(yàn)術(shù)語》和GB/T22066《靜力單軸試驗(yàn)機(jī)用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的評定》3項(xiàng)引用標(biāo)準(zhǔn)。

2.修改了原始橫截面積測定的規(guī)定。即將第7章中國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的原始橫截面積是3次測量的最小值改為平均值。

3.在第12章增加了對于上、下屈服強(qiáng)度位置判定的基本原則，共計(jì)4項(xiàng)。

4.在國際標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，增加了第22章“試驗(yàn)結(jié)果數(shù)值的修約”、規(guī)范性附錄J——逐步逼近方法測定塑性延伸強(qiáng)度（Rp）以及資料性附錄K——卸力方法測定規(guī)定殘余延伸強(qiáng)度（Rr0.2）（舉例）。

5.對附錄B、附錄C、附錄D和附錄E中比例試樣和非比例試樣的細(xì)節(jié)描述進(jìn)行了修改，并對原國際標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于測量不確定度的評定方法做了修改，改為以附錄的形式進(jìn)行表述（即附錄L）。

與前一版本的主要差異

GB/T228.1-2010《金屬材料 拉伸試驗(yàn) 第1部分：室溫試驗(yàn)方法》是對2002年版本的修訂。與前一版本相比，有較大的修改和補(bǔ)充，主要有以下變化：

1.修改了標(biāo)準(zhǔn)名稱

本次修訂，將標(biāo)準(zhǔn)名稱由原來的《金屬材料 室溫拉伸試驗(yàn)方法》修改為《金屬材料 拉伸試驗(yàn) 第1部分：室溫試驗(yàn)方法》。新的標(biāo)準(zhǔn)名稱與相應(yīng)國際標(biāo)準(zhǔn)的名稱是一致的。

2.增加了引用標(biāo)準(zhǔn)

新標(biāo)準(zhǔn)增加了GB/T10623《金屬材料 力學(xué)性能試驗(yàn)術(shù)語》和GB/T22066《靜力單軸試驗(yàn)機(jī)用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的評定》兩項(xiàng)引用標(biāo)準(zhǔn)，使引用標(biāo)準(zhǔn)由原來的6項(xiàng)變?yōu)?項(xiàng)。其中，GB/T10623是在第3章“術(shù)語和定義”中引用的。GB/T22066是在第9章“試驗(yàn)設(shè)備的準(zhǔn)確度”中引用的，規(guī)定了由計(jì)算機(jī)控制的拉伸試驗(yàn)機(jī)所應(yīng)滿足的要求。

3.調(diào)整了部分術(shù)語和定義

本次修訂，對本標(biāo)準(zhǔn)所涉及的術(shù)語和定義做了不同程度的修改。值得一提的是，本次修訂增加了殘余伸長率、延伸率、斷裂3個(gè)定義以及關(guān)于試驗(yàn)速率方面的4個(gè)定義，刪除了“最大力伸長率”這一術(shù)語和定義，并將原來的“規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度Rp”改稱為“規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度”。新增加的術(shù)語和定義見表2。

表2 增加的術(shù)語和定義

4.刪除了對測量試樣用量具或測量裝置分辨率的規(guī)定

前一版本在第7章“原始橫截面積的測定”中，對測定試樣橫截面積所使用的量具或測量裝置的分辨率提出了要求（原表3）。本次修訂，刪去了該表。即不再對量具或測量裝置的分辨率提出特殊要求。

5.完善了關(guān)于修約原始標(biāo)距計(jì)算值方面的規(guī)定

新、舊標(biāo)準(zhǔn)都明確規(guī)定，對比例試樣可將原始標(biāo)距的計(jì)算值修約至最接近5mm的倍數(shù)。新標(biāo)準(zhǔn)在原規(guī)定的基礎(chǔ)上補(bǔ)充了兩項(xiàng)內(nèi)容。一是增加了修約原始標(biāo)距計(jì)算值的條件。新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對于比例試樣，如果原始標(biāo)距的計(jì)算值與其標(biāo)記值之差小于10%Lo，可將原始標(biāo)距的計(jì)算值修約至最接近5mm的倍數(shù)。其中“原始標(biāo)距的計(jì)算值與其標(biāo)記值之差小于10%Lo”這一條件是本次修訂所補(bǔ)充的，舊標(biāo)準(zhǔn)沒有。二是補(bǔ)充了修約所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)。即要求按GB/T8170《數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定》的規(guī)定進(jìn)行修約。

6.增加了對計(jì)算機(jī)控制的拉伸試驗(yàn)機(jī)的相應(yīng)規(guī)定

2008年我國首次發(fā)布了GB/T22066-2008《對靜力單軸試驗(yàn)機(jī)用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的評定》國家標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)是非等效采用美國標(biāo)準(zhǔn)ASTME1856-1997（2002）《萬能試驗(yàn)機(jī)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)評價(jià)指南》并結(jié)合我國國情制定的，規(guī)定了以機(jī)械加力，采用電子測量技術(shù)測量力學(xué)性能參數(shù)的電子式萬能試驗(yàn)機(jī)的主參數(shù)系列、技術(shù)要求、檢驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志與包裝等內(nèi)容，適用于金屬材料和非金屬材料進(jìn)行拉伸、壓縮、彎曲和剪切等力學(xué)性能試驗(yàn)用的電子式萬能試驗(yàn)機(jī)。新修訂的GB/T228.1-2010，要求采用計(jì)算機(jī)控制的電子式萬能試驗(yàn)機(jī)滿足前述的GB/T22066的規(guī)定，這是舊版本標(biāo)準(zhǔn)所沒有的。

7.增加了試驗(yàn)速率的控制方法

舊標(biāo)準(zhǔn)只對應(yīng)力速率控制方法做出了規(guī)定，而無應(yīng)變速率控制方法的規(guī)定。新標(biāo)準(zhǔn)在原來基礎(chǔ)上，增加了應(yīng)變速率控制方法。為了便于區(qū)別和表示這兩種試驗(yàn)速率控制方法，新標(biāo)準(zhǔn)將應(yīng)變試驗(yàn)速率控制方法稱為A法，將應(yīng)力試驗(yàn)速率控制方法稱為B法。關(guān)于試驗(yàn)速率控制方法的選擇，新標(biāo)準(zhǔn)明確說明，除非另有規(guī)定，只要能滿足GB/T228.1的要求，A法或B法可以由實(shí)驗(yàn)室自行選擇。

8.增加了試驗(yàn)結(jié)果修約的規(guī)定

本次修訂，刪去了原22章關(guān)于試驗(yàn)結(jié)果處理的規(guī)定，修改為對試驗(yàn)結(jié)果修約的規(guī)定。新標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定，試驗(yàn)測定性能結(jié)果數(shù)值要按照相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行修約。如產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)未規(guī)定具體修約要求，要按如下要求進(jìn)行修約：

——強(qiáng)度性能值修約至1Mpa；

——屈服點(diǎn)延伸率修約至0.1%，其他延伸率和斷后伸長率修約至0.5%；

——斷面收縮率修約至1%。

9.增加了附錄A——計(jì)算機(jī)控制拉伸試驗(yàn)機(jī)使用的建議

對由計(jì)算機(jī)控制的拉伸試驗(yàn)機(jī)，新標(biāo)準(zhǔn)不僅要求其符合GB/T22066標(biāo)準(zhǔn)，而且以附錄的形式給出了其使用建議。該附錄為資料性附錄，包含了利用計(jì)算機(jī)控制的拉伸試驗(yàn)機(jī)測定力學(xué)性能的附加建議，尤其給出了應(yīng)考慮軟件和試驗(yàn)條件的建議。這些建議與設(shè)計(jì)試驗(yàn)機(jī)的軟件、軟件的有效性和拉伸試驗(yàn)的條件相關(guān)，為設(shè)計(jì)試驗(yàn)機(jī)以及設(shè)計(jì)試驗(yàn)機(jī)的軟件等提供參考。

10.增加了附錄F

新標(biāo)準(zhǔn)的附錄F為資料性附錄，給出了考慮試驗(yàn)機(jī)剛度（或柔度）后橫梁位移速率的估算方法。由于新標(biāo)準(zhǔn)10.3.1中的公式（1）沒有考慮試驗(yàn)裝置（機(jī)架、力傳感器、夾具等）的彈性變形。因此，對于測定上屈服強(qiáng)度或其他延伸強(qiáng)度時(shí)，如果需要考慮試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)的柔度，則可參考該附錄的規(guī)定。

結(jié)束語

評定與檢測金屬材料內(nèi)在質(zhì)量時(shí)通常采取金屬力學(xué)性能試驗(yàn)，其中的金屬材料拉伸試驗(yàn)具有非常廣泛的應(yīng)用范圍。用于規(guī)定金屬材料拉伸試驗(yàn)方法的GB/T228標(biāo)準(zhǔn)共分4個(gè)部分，GB/T228.1《金屬材料 拉伸試驗(yàn) 第1部分：室溫試驗(yàn)方法》是其中的第1部分。其他3個(gè)部分分別規(guī)定高溫試驗(yàn)方法、低溫試驗(yàn)方法和液氮試驗(yàn)方法，目前尚未修訂，仍使用GB/T4338-2006《金屬材料 高溫試驗(yàn)方法》、GB/T 13239-2006《金屬材料 低溫試驗(yàn)方法》 及GB/T 24584-2009《金屬材料 拉伸試驗(yàn) 液氦試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)。2010年修訂發(fā)布的GB/T228.1-2010《金屬材料 拉伸試驗(yàn)第1部分：室溫試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)修改采用國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 6892-1：2009《金屬材料 拉伸試驗(yàn) 第1部分：室溫試驗(yàn)方法》，與2002版國標(biāo)相比，主要增加了試驗(yàn)速率的控制方法（即方法A應(yīng)變速率控制方法）、拉伸試驗(yàn)測量不確定度的評定方法、資料性附錄——計(jì)算機(jī)控制拉伸試驗(yàn)機(jī)使用時(shí)的建議以及資料性附錄考慮試驗(yàn)機(jī)剛度（或柔度）后估算的橫梁位移速率方法等，修改了試驗(yàn)結(jié)果的數(shù)值修約方法等內(nèi)容，在貫徹實(shí)施新版標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)加以注意。