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力学性能试验 朱永惺 南京汽轮电机厂 第二章 力学性能试验取样基本知识（P18） 第一节 试样类型及取样原则（P18） 一、取样依据：GB/T 2975-1998《钢及钢产品 力学性能试验取样位置及试验制备》 二、取样原则： 1、取样对力学性能试验结果的影响； 三要素： 取样部位： 1）加工过程中变形量各处不均匀 2）材料内部各种缺陷分布和金属组织不均匀 取样方向： 材料在加工过程中金属是沿晶粒主加工变形方向流动，晶粒被拉长并排成行，夹杂也沿主加工变形方向排列，因此材料性能各向异性。 例如：纵向试样（试样纵向轴线与主加工方向平行）和横向试样（试样纵向轴线与主加工方向垂直）有较大差异：薄板材纵向试样抗拉强度，下屈服强度都高于横向试样，断面收缩率更是远远大于横向试样。 取样数量： 1）某些力学性能指标对试验条件和材料本身的特性十分敏感，单个试样结果不足以为信，应采用最小的取样数量； 2）试验结果的分散性及经济因素 2、样品的代表性； 一般性规定：GB/T 2975-1998 专门的规定： 产品材料标准和协议：①材料的平均性能；②取样方向； 一般取其最危险、最薄弱的部位，因为最薄弱、最危险处的力学性能决定了产品的性能；此外受力状态与零部件的受力状态相一致； 三、力学性能试验的试样取样类型： 1、从原材料上直接取样： 2、从产品（结构或零部件）的一定部位上取样； 3、把实物作为样品。 四、样坯切取方法：无论用什麽方法都应遵循以下原则： （1）应在外观及尺寸合格的材料上取样，试料应有足够的尺寸，以保证机加工出足够的试样进行规定的试验及复验； （2）取样时，应对样坯和试样做出不影响其性能的标记，以保证 始终能识别取样的位置和方向； （3）取样的方向应按材料标准规定或双方协议执行； （4）切取样坯时，应防止因过热、过冷、加工硬化而影响其力学性能及工艺性能。 如果过热了怎么办？比如，采用火焰切割法取样时，由于材料是在火焰喷嘴下熔化而使样坯从整体上分离出来，在熔化区域附近，材料承受了一个从熔化到相变点（723℃）以下温度变化区域，这一局部的高温将会引起材料性能的很大变化，所以切割样坯（样坯切割线至试样边缘）必须留有足够的切割余量。这一余量的规定为：一般应不小于钢材的厚度或直径，但最小不得少于20mm，对厚度或直径大于60mm的钢材，切割余量可根据供需双方协议适当减少。 如果过冷了怎么办？比如，采用冷剪法切取样坯时，冷剪边缘会产生塑性变形，厚度或直径越大，塑性变形的范围也越大，所以切割样坯也应留有足够的剪割余量： 表2-1 冷剪样坯所留加工余量 厚度或直径/mm 加工余量/mm ≤4 4 ＞4~10 厚度或直径 ＞10~20 10 ＞20~35 15 ＞35 20 五、试料状态，按材料标准规定，取样分为： 1、交货状态取样：从产品成型和热处理完成之后取样，但虽然在热处理之前取样，但试料应在与交货产品相同的条件下进行热处理。此时如需要矫直试料，应在冷状态下进行。 2、标准状态取样：按产品标准或订货单规定的生产阶段取样。如必须对试料矫直，可在热处理之前进行热加工或冷加工，热加工的温度应低于最终热处理温度。 第二节 金属材料试样轴线 一、问题的提起： 1、各向异性 2、材料的在加工过程中的晶粒流向 3、标准 GB/T20832-2007《金属材料 试样轴线相对于产品结构的标识》 X——主要变形方向； Y——最小变形方向； Z——为X—Y平面的垂直方向。 二、无缺口试样的标识 三、缺口（或预裂纹）试样的标识 注意：铸件没有晶粒流动方向，应在零件图上明确标出试样的位置和取向，在试验结果中不做试样的取向标识。 第三节 钢材的取样位置 要求： 1、所取试样不止一个或复验时，可在规定位置相邻处取样； 2、如机加工和试验机能力允许，应制备全截面或全厚度试样； 3、如机加工和试验机能力有限，应至少保留一个原始表面。 一、型钢（见NB199） 二、条钢 三、钢板 四、钢管 第四节 焊接接头的取样 力学性能用试样样坯一般都是从专门焊接的试板或管接头中切取，也可从结构件上切取。一般有三种形式的取样： 对冲击试样： 1、缺口在焊缝的中心线上； 2、缺口在熔合线上； 3、缺口在开在热影响区 第三章 金属材料的拉伸试验 一、概述：金属力学性能试验方法是检测和评定冶金产品质量的重要手段。 1、拉伸试验的三个基本变形阶段：弹性变形、塑性变形和断裂。 2、拉伸试验的条件：单轴（应力状态恒定）、温度恒定、静载（应变速率在0.0001~0.01 S） 3、拉伸试验还和其他力学性能指标有关： 4、拉伸试验的依据：GB/T228-