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中国和国外金属拉伸试验的比较
中国和国外金属拉伸试验的比较
电子万能试验机
拉伸试验是材料力学性能测试中最常见试验方法之一。试验中的弹性变形、塑性变形、断裂等各阶段真实反映了材料抵抗外力作用的全过程。它具有简单易行、试样制备方便等特点。拉伸试验所得到的材料强度和塑性性能数据，对于设计和选材、新材料的研制、材料的采购和验收、产品的质量控制以及设备的安全和评估都有很重要的应用价值和参考价值[1]。
不同国家的拉伸试验标准对试验机、试样、试验程序和试验结果的处理与修约的规定不尽相同，作者选取日本、美国与中国的金属材料拉伸试验标准进行比较，列举了它们之间的差异并对这些差异对试验结果的影响进行讨论。
中国的GB/T228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》（以下简称为GB/T228-2002）等效采用ISO6892：1998《金属材料室温拉伸试验》，与源自ISO6892：1998的日本的JISZ2241-1998《》（以下简称为JISZ2241-1998）差异不大。在下文与美国的拉伸试验标准进行比较时，将它们统称为ISO系标准。ASTME8/E8M-08《Standard Test Methods for Tension TestingofMetallicMaterials》和E 345 《Test Methods of Tension TestingofMetallicFoil》（以下简称为E8/E8M-08）规定了美国的金属材料室温拉伸试验方法通则。对于特定的金属材料，又有专门的试验标准；例如针对钢产品的ASTMA370-07《StandardTest MethodsDefinitions for Mechanical TestingofSteel》（以下简称为A370-07）和针对铝及镁合金产品的ASTM B 557-06和B557M-07e1《TestMethods for TensionTestingWroughtCastAluminum-Magnesium-AlloyProducts》[Metric]。针对不同标准中的规定可能不同的情况，ASTM标准中规定如果存在异议以专门的产品标准为准。ASTM标准一般均有英制单位版本和公制单位版本，标准号后的M表示公制单位版本。绝大多数标准的英制单位版本和公制单位版本是合二为一，例如E8/E8M-08；部分标准的英制单位版本和公制单位版本是各自独立的，例如B557-06和B557M-07e1。少数标准只有一个版本，标准的范围部分中就会表明本标准以英制单位为准（例如A370-07）或以公制单位为准（例如ASTME23-06）。任何情况下同一标准中的不同单位制不能混用：例如按照公制单位版本加工试样进行试验，然后将试验结果换算成英制判断试样是否符合英制单位版本的要求。因为GB标准和JIS标准只使用公制单位，所以本文只涉及ASTM标准中的公制单位部分。
2. 试验机及其附属设备
2.1 引伸计
表1. E 8/E 8M-08、A 370-07和ISO系标准对引伸计的规定
E 8/E 8M-08 A 370-07 ISO标准
测量参数及范围 级别与精度min 测量参数及范围 级别与精度min 测量参数及范围 级别与精度min
Rp、Rt ±0.5％(B2级) Rp和At ±0.5％(B2级) Rp、Rt和Ae±1％(1级)Ag或Agt、A或At＜5％±0.5％(B2级) Ag或Agt、A或At ＜5％±0.5％(B2级)Ag或Agt、A或At±2％(2级) 5～50 5～50±1％(C级) ≥50±2％(D级) ≥50 ±2％(D级)
E8/E8M-08规定：测量非比例延伸强度Rp、规定总延伸强度Rt和屈服点延伸率Ae，引伸计标距应小于等于试样的标距，如果选用不带肩的试样，引伸计标距应小于试样夹持在试验机上时夹头间距离的80％。测定断后伸长率A或断裂总伸长率At时，引伸计标距应等于试样的标距。E8/E8M-08规定对于大多数金属材料测量屈服行为时，推荐的标定应变范围为0.2～2.0％。
除了下面所列内容，A370-07对引伸计精度的规定与E8/E8M-08基本一致。测定规定Rp时，当非比例延伸大于等于0.2％时，应选用精度不低于±0.5％的引伸计（B2级及以上）在0.05～1.0％的应变范围进行标定；当非比例延伸小于0.2％时，应选用精度不低于±0.25％的引伸计（B1级及以上）在0.05～1.0％的应变范围进行标定或者选用精度不低于±0.5％的引伸计（B2级及以上）并且降低标定应变范围下限（例如降低至0.01％）。测定规定总延伸强度Rt时，应选用精度不低于±0.25％的引伸计（B1级及以上）。
ISO系标准规定：测量屈服行为时，引伸计标距应不小于试样的标距的1/2，测定断后伸长率A或断裂总伸长率At时，引伸计标距应等于试样的标距。
表1是 E8/E8M-08、A370-07和ISO系标准对引伸计的规定，由表1可见：对于引伸计的要求，ASTM标准的要求普遍较ISO系标准标准严格，并且给出了进行相应测量时引伸计的标定范围。ISO系标准标准给出测量屈服行为时引伸计标距的下限有助于减少测试时的争议。
2.2 试样尺寸测量装置
表1. E 8/E 8M-08、A 370-07和ISO系标准对试样尺寸测量装置的分辨力规定
E 8/E 8M-08 A 370-07 ISO标准
范围(mm) 分辨力(mm) 范围(mm) 分辨力(mm) 范围(mm) 分辨力(mm)
＜0.5 0.002 板材试样宽度 0.13 0.1～0.5 0.0010.5～2.5 0.002板材试样宽度0.0250.5～2.0 0.0052.5～5 0.01 矩形试样厚度 2.0～100.01≥50.02圆柱形试样直径 ≥10 0.05E8/E8M-08、A370-07和ISO系标准对试样尺寸测量装置的分辨力规定。由表1可见，ASTM标准和ISO系标准对试样尺寸测量装置的分辨力要求相近；对于板材试样宽度，A370-07的要求比E8/E8M-08低（0.13vs0.02mm）。除表1的规定外，对于最小尺寸小于0.5mm的试样E8/E8M-08规定：如果可能分辨力不大于试样的最小尺寸的1％。对于非对称全截面试样，使用称重法时，E8/E8M-08规定试样长度大于横截面上最大尺寸的20倍，试样质量测量精度应不小于0.5％。