淺析新版金屬材料室溫拉伸試驗方法國家標(biāo)準(zhǔn)

□ 遼寧五一八內(nèi)燃機配件有限公司總師辦 王開遠

眾所周知，抗拉強度、屈服強度、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目之一。GB/T228.1規(guī)定了金屬材料室溫拉伸試驗方法，是金屬零部件制造行業(yè)一項常用的試驗方法國家標(biāo)準(zhǔn)。最新修訂的GB/T228.1-2010《金屬材料 拉伸試驗 第1部分：室溫試驗方法》已正式實施一年，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方法國家標(biāo)準(zhǔn)進行詳細解讀，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 室溫拉伸試驗方法》）之間存在的主要差異，供相關(guān)從業(yè)者貫標(biāo)時參考。

概述

規(guī)定金屬材料拉伸試驗方法的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 第1部分：室溫試驗方法》由中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會提出、由全國鋼標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會歸口管理、由鋼鐵研究總院等單位負責(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方法的原理、定義、符號、試樣和尺寸測量、試驗設(shè)備、試驗要求、性能測定、測定結(jié)果數(shù)值修約和試驗報告等，適用于金屬材料室溫拉伸性能的測定。整個標(biāo)準(zhǔn)共分為24章、13個附錄。附錄中，包括5個規(guī)范性附錄和8個資料性附錄，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 第1部分：室溫試驗方法》 （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)性能試驗術(shù)語》和GB/T22066《靜力單軸試驗機用計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的評定》3項引用標(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、下屈服強度位置判定的基本原則，共計4項。

4.在國際標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，增加了第22章“試驗結(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度（Rp）以及資料性附錄K——卸力方法測定規(guī)定殘余延伸強度（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節(jié)描述進行了修改，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 第1部分：室溫試驗方法》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 室溫拉伸試驗方法》修改為《金屬材料 拉伸試驗 第1部分：室溫試驗方法》。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)性能試驗術(shù)語》和GB/T22066《靜力單軸試驗機用計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的評定》兩項引用標(biāo)準(zhǔn)，使引用標(biāo)準(zhǔn)由原來的6項變?yōu)?項。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“試驗設(shè)備的準(zhǔn)確度”中引用的，規(guī)定了由計算機控制的拉伸試驗機所應(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個定義以及關(guān)于試驗速率方面的4個定義，刪除了“最大力伸長率”這一術(shù)語和定義，并將原來的“規(guī)定非比例延伸強度Rp”改稱為“規(guī)定塑性延伸強度”。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)上補充了兩項內(nèi)容。一是增加了修約原始標(biāo)距計算值的條件。新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對于比例試樣，如果原始標(biāo)距的計算值與其標(biāo)記值之差小于10%Lo，可將原始標(biāo)距的計算值修約至最接近5mm的倍數(shù)。其中“原始標(biāo)距的計算值與其標(biāo)記值之差小于10%Lo”這一條件是本次修訂所補充的，舊標(biāo)準(zhǔn)沒有。二是補充了修約所依據(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)定進行修約。

6.增加了對計算機控制的拉伸試驗機的相應(yīng)規(guī)定

2008年我國首次發(fā)布了GB/T22066-2008《對靜力單軸試驗機用計算機數(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）《萬能試驗機計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)評價指南》并結(jié)合我國國情制定的，規(guī)定了以機械加力，采用電子測量技術(shù)測量力學(xué)性能參數(shù)的電子式萬能試驗機的主參數(shù)系列、技術(shù)要求、檢驗方法、檢驗規(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行拉伸、壓縮、彎曲和剪切等力學(xué)性能試驗用的電子式萬能試驗機。新修訂的GB/T228.1-2010，要求采用計算機控制的電子式萬能試驗機滿足前述的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速率控制方法，新標(biāo)準(zhǔn)將應(yīng)變試驗速率控制方法稱為A法，將應(yīng)力試驗速率控制方法稱為B法。關(guān)于試驗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法可以由實驗室自行選擇。

8.增加了試驗結(jié)果修約的規(guī)定

本次修訂，刪去了原22章關(guān)于試驗結(jié)果處理的規(guī)定，修改為對試驗結(jié)果修約的規(guī)定。新標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定，試驗測定性能結(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，要按如下要求進行修約：

——強度性能值修約至1Mpa；

——屈服點延伸率修約至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——計算機控制拉伸試驗機使用的建議

對由計算機控制的拉伸試驗機，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，包含了利用計算機控制的拉伸試驗機測定力學(xué)性能的附加建議，尤其給出了應(yīng)考慮軟件和試驗條件的建議。這些建議與設(shè)計試驗機的軟件、軟件的有效性和拉伸試驗的條件相關(guān)，為設(shè)計試驗機以及設(shè)計試驗機的軟件等提供參考。

10.增加了附錄F

新標(biāo)準(zhǔn)的附錄F為資料性附錄，給出了考慮試驗機剛度（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）沒有考慮試驗裝置（機架、力傳感器、夾具等）的彈性變形。因此，對于測定上屈服強度或其他延伸強度時，如果需要考慮試驗機系統(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)量時通常采取金屬力學(xué)性能試驗，其中的金屬材料拉伸試驗具有非常廣泛的應(yīng)用范圍。用于規(guī)定金屬材料拉伸試驗方法的GB/T228標(biāo)準(zhǔn)共分4個部分，GB/T228.1《金屬材料 拉伸試驗 第1部分：室溫試驗方法》是其中的第1部分。其他3個部分分別規(guī)定高溫試驗方法、低溫試驗方法和液氮試驗方法，目前尚未修訂，仍使用GB/T4338-2006《金屬材料 高溫試驗方法》、GB/T 13239-2006《金屬材料 低溫試驗方法》 及GB/T 24584-2009《金屬材料 拉伸試驗 液氦試驗方法》標(biāo)準(zhǔn)。2010年修訂發(fā)布的GB/T228.1-2010《金屬材料 拉伸試驗第1部分：室溫試驗方法》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 第1部分：室溫試驗方法》，與2002版國標(biāo)相比，主要增加了試驗速率的控制方法（即方法A應(yīng)變速率控制方法）、拉伸試驗測量不確定度的評定方法、資料性附錄——計算機控制拉伸試驗機使用時的建議以及資料性附錄考慮試驗機剛度（或柔度）后估算的橫梁位移速率方法等，修改了試驗結(jié)果的數(shù)值修約方法等內(nèi)容，在貫徹實施新版標(biāo)準(zhǔn)時應(yīng)加以注意。