金属材料室温拉伸试验标准的对比研究

摘要：金属材料拉伸试验受到试验标准的影响，试验方法和要求存在一定差异，并对试验结果产生直接影响。基于此，本文以圆形试样为例，对比国际标准ISO、美国标准ASTM、国家标准GB/T228以及法国标准RCCM四类标准，对拉伸试验的差别进行分析。

关键词：金属材料;室温拉伸;试验标准

引言：拉伸试验是在静态轴向拉伸力作用下，通过控制拉伸速度拉伸试样至断裂，在实验过程中持续记录拉伸力以及拉伸长度，判断拉伸强度以及塑性性能是否满足质量标准，在金属材料性能试验中十分常见，广泛应用于金属材料验收以及生产研发中。但由于技术规范不同，对于试验要求和规范也存在不同的要求，为满足试验要求，拉伸试验需在对应标准下谨慎进行。

1 试验设备

进行拉伸试验的试验设备主要包括试验机以及引伸计，常用的拉伸试验设备有微机控制液压式拉伸试验机和电子式拉伸试验机。试验机通过对试样施加变形力并测试施加力，同时进行试验数据采集，最后由试验软件自動生成拉伸强度等试验结果，试验数据的采集主要依靠集成式控制器、位移传感器以及力值传感器。引伸计用于测量位移以及延伸，目前广泛采用的是全自动引伸计，通常集成安装在拉伸试验机上。试验设备的准确度直接决定着试验结果。在试验室中，试验机以及引伸计必须要经过国家法定计量机构检定或校准，开具计量检定或校准证书后，才允许使用。同时要根据试验设备的使用频率、运行状况等影响因素制定合理的周检计划，确保设备在有效期内。试验设备使用期间，还需通过定期的期间核查等有效的方式来验证试验数据的可靠性。

若试验标准不同，对于试验设备要求也存在一定差异，对于准确度的要求也不同。使用者必须要明确对应的标准，才能正确使用试验设备。如在测量屈服强度数据时，ASTM A370要求达到B2级，精度0.5%以内;RCCM要求引伸计使用1级，精度控制在1%;ISO和RCCM采取同样的标准。而GB要求使用1级以上的引伸计。可见明确使用标准，才能正确选择试验设备，有效完成试验。

2 试样要求

根据不同的试验标准采用不同的试样加工规范，需要选择合适尺寸的试样。拉伸试验多采用圆形试样操作，对板材也可加工成带肩平行试样。试样必须根据相应的加工规范严格控制加工精度，在进行拉伸试验前必须对试样的关键尺寸进行符合性验收。

一般情况下，GB中比例系数取值为5.65，过弧半径取值≥0.75d，直径为10±0.07，原始标距5d。在RCCM标准下使用圆形横截面试样比例系数取值为5.65，直径为10±0.075mm，原始标距50±0.5mm，原始横截面积78.5mm2。在ISO标准下，比例系数取值为5.65，直径为10±0.075mm，原始标距50±0.5mm，原始横截面积78.5mm2。在ASTM A370标准下，直径12.5±0.25mm，最小圆角半径10mm，标距50±0.1mm。由于拉伸试样尺寸和字母符号不同，在ASTM标准中使用G表示标距，在其他标准中使用L0表示标距。在ISO和RCCM标准中对试样直径尺寸规定相同，而ASTM对于试样直径要求为12.5±0.25mm，和其他标准不一致。

3 温度要求

温度作为影响材料性能的重要因素，尤其是特殊材料，对于温度的变化十分敏感。随着温度的升高，金属材料强度会出现下降，塑性指标升高，试验过程中需要熟知各个标准的温度要求。在RCCM标准中试验温度要求控制在10℃～35℃范围内。在可控温度环境中进行试验，温度控制在23℃±5℃范围之内。在ASTM标准中，要求室内温度控制在10℃～38℃之内。ISO标准中和RCCM标准的温度要求一致。在GB中要求室温条件在10℃～35℃。

特殊温度下的试验，主要包括高温拉伸试验和低温拉伸试验，均有对应的标准规定试验方法。

4 试验速度

不同试验标准中对于试验的速度选择也存在很大差异，在拉伸试验中测定拉伸强度十分关键，是产品规范重要验收项目。在拉伸强度测定中对于拉伸速度的要求如下：

（1）在GB标准下试样平行长度的测量中，屈服强度应变速度控制在0.00025～0.0025/s之间，测量抗拉强度应变速度控制在0.008/s以内。

（2）在RCCM标准下试样平行长度的测量中，屈服强度应变速度控制在0.00025～0.0025/s之间，测量抗拉强度应变速度控制在0.008/s以内。

（3）在ISO标准下试样平行长度的测量中，屈服强度应变速度控制在0.00025～0.0025/s之间，测量抗拉强度应变速度控制在0.008/s以内。

（4）在ASTM标准下试样平行长度的测量中，达到一半屈服强度以前对于应变速度没有特殊要求。达到屈服点时，空载速度降低至1/16in/min以内。直至达到屈服点，保持这一速度。测量抗拉强度，空载速度控制在1/2in/min以内，且不得低于1/10最大速度[1]。

在试验中试验速度的选择受到试验设备的约束，应变和应力速度很难在实际中控制。试验过程中需要使用试验机夹头分离的速率进行速度的控制。在具体试验中，必须要根据不同标准合理选择试验速度。

5 试验结果

经过试验后测量得到延伸率，对延伸率的处理也受到不同试验标准的影响。在GB、RCCM以及ISO三个标准下，对延伸率的处理要求相同。断后延伸率只有断裂位置和最近处的标距距离在原始标距1/3以上的情况下，延伸率才算作有效。若延伸率等于规定值，测量均有效[2]。在ASTM标准下，如果断裂部分在标距中间一半以上或者减缩截面或者划线标记的位置，那么延伸率值无法代表材料。如果测量延伸率满足规定的要求，无需试验，延伸率较最低要求低，则需要重新进行试验。

另外不同试验标准中对于数据的修正处理也存在很大差异。在ASTM标准下拉伸强度试验需要对数据进行修正处理。

ASTM标准被广泛应用于制造领域，要根据产品技术标准进行修约。当修约数字为5时，当5后没有其他数字，按照技术标准限值进行修约。使用该标准对抗拉强度和屈服强度进行修约。如果没有数据修约，修约至接近5Mpa。

在ISO标准下，如果只有整数倍接近于定数，那么使用该数据作为修约数。如果有两个整数倍接近于给定数，那么偶数整数倍修约，或者较大整数倍修约。

在GB标准下若拟舍数字左侧<5，则舍去，其余数字保留。若拟舍数字左侧>5，则进1。若拟舍数字左侧=5，后有非0数字进1;无数字或者为0，保留数字为奇数则进1，保留数字为偶数则舍去。

在RCCM标准下，拉伸强度数据无需修约，对于断后延伸率修约至接近于0.5%。在拉伸强度试验中拉伸强度数据十分重要，需要严格按照修约规则进行数据处理，尤其是临近产品规范的极限值，准确修约十分关键。

结论：综上所述，不同的试验标准对于金属材料拉伸试验的差异主要体现在试验设备、试样要求、温度要求、试验速度、试验结果上，在试验前需要明确参考标准，掌握各项参数的要求，在标准参数下展开试验，以保证试验结果的准确性。在各类实际试验中，都要将标准参数和技术标准作为指导方向，以提高试验规范性和精准度。

参考文献：

[1]李和平.金属材料室温拉伸试验方法标准ISO 2019版中的问题和GB/T 2010版的修订建议[J].理化检验（物理分册），2021，57（05）：1-5.

[2]李华卫.关于金属材料室温拉伸试验标准GB/T 228.1-2010的探讨[J].理化检验（物理分册），2019，55（11）：769-774.

作者简介：李琴（1990年10月——），女，汉族，籍贯：江西省新余市，大专学历，研究方向物理性能检验。