GB T 14452-1993 金属弯曲力学性能试验方法.pdf

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1、中华人民共和国国家据准金属弯曲力学性能试验方法, Metallic materials-Determination of bending mechanlcal propertles 1 主题内容与适用范围GB/T 14452-93 本标准规定了金属弯曲力学性能试验方法的原理、术语、符号、试祥、试样尺寸测量、试验设备、试验条件、性能测定、测试数值的修约和试验报告。本标准适用于测定脆性断裂和低塑性断裂的金属材料一项或多项弯曲力学性能。2 引用标准GB 2975 钢材力学及工艺性能试验取样规定GB 8170 数值修约规则GB 10623 金属力学性能试验术语JJG 139 拉力、压力和万能材料试验机

2、检定规程JJG 157 小负荷材料试验机检定规程JJG 475 电子万能试验机检定规程JJG 762 引伸计检定规程3 原理采用三点弯曲或四点弯曲方式对圆形或矩形横截面试样施加弯曲力，一般直至断裂，测定其弯曲力学性能。4 术语4. 1 跨距(L，)，弯曲试验装置上试样两支承点间的距离。4.2 挠度计跨距(L.)用挠度计测量试样挠度时，在试样上两测点阔的距离。4.3 力臂(1)，四点弯曲试验中弯曲力作用平面或作用线与最近支承点间的距离。4.4 弯曲力(F或F/2)，垂直于试样两支承点|同连线的横向集中力。4.5 最大弯曲应力z弯曲力在试样弯曲外表面产生的最大正应力。4.6 最大弯曲应变z弯曲力在

3、试样弯曲外表面产生的最大拉应变。4. 7 弯曲弹性模量(E.)，弯曲应力与弯曲应变呈线性比例关系范围内的弯曲应力与弯曲应变之比。4.8 规定非比例弯曲应力(以:弯曲试验中，试样弯曲外表面上的非比例弯曲应变达到规定值时，按弹性弯曲应力公式计算的最大弯曲应力。注表示此应力的符号应附以角注说明，例如酬。1、恼。惕和4川等分别表示规定非比例弯曲应变达到0.01%、0.05%和0.2%时的最大弯曲应力.4.9 规定残余弯曲应力(川.对试样施加弯曲力和卸除此力后，试样弯曲外表面上的残余弯曲应变达到规定值时，按弹性弯曲应力公式计算的最大弯曲应力。国东技术监督局1993-06-01批准1993-01-01实施

4、963 GB/T 14452-93 注茬示此应力的持号应附且角庄国明.例如c110 O. 25O. 5 100h150h 250h O. 100. 15 hXh 10Xh 二0.51. 5 50h100h 160h 1. 53-5 士O.5 土O.05 0.03 5-0 士1.0标称尺寸的3%士O.10 0.05 :!:1. 5 土O.15 10-20 0.08 20-45 士2.0+0.20 O. 10 6.2.3 铸造试样需要机加工与否应由有关标准或协议规定。如需要机加玉，其表面粗糙度Ra值应不大于3.2mo6.2.4 硬金属试样的四个相邻侧面的表面粗糙度Ra值应不大于0.4m。四条长棱应

5、进行450角倒棱，倒棱宽度不应超过0.5mm。倒棱磨削机加工方向与试样长度方向相同。6.2.5 薄板试样的两个宽面应保留原表面，两窄面的机加工表面粗糙度Ra值般不大子6.3mo应去除试样棱边的毛刺。6.2.6 其他类型试样在其长度范围内的机加工表面粗糙度Ra值应不大于0.8ffi.除非有关标准或协议另作规定。6.2.7 试样应平直。从盘卷切取的薄板试样允许稍有弯曲，但曲率半径与厚度之比应大于500。不允许对试样进行矫直或矫平。6.3 试样数量6. 3. 1 薄板试样z至少试验6个试样，试验时，拱面向上和向下各试验3个试样。因形、矩形横截面试样z般每个试验点需试验3个试样囚7 试样尺寸测量7.

6、1 圆形横截面试样应在跨距两端和中间处两个相互垂直的方向测量其直径。计算弯曲弹性模量时，取用兰处直径测量值的算术平均值;计算弯曲应力时，取用中间处直径测量值的算术平均值。7.2 矩形横截面试祥应在跨距的两端和中间处分别测量其高度和宽度。计算弯曲弹性模量时，取用三处高度测量值的算术平均值和三处宽度测量值的算术平均值。计算弯曲应力时，取用中间处测量的高度和宽度。对于薄板试样，高度测量值超过其平均值2%的试样不应用于试验。7.3 按表5要求选用测量工具n测量尺寸时，应估读到最小分度的半个分度值。表5ffi口1尺寸范围测量工具最小分度值不大于0.25-1. 0 O. 002 1. 0-20 O. 01

7、 20 0.02 967 8试黯设备8.1 试验机G8/T 14452-93 8. 1. 1 各类万能试验机和压力试验机均可使用。试验机精确度为一级或优于级。8.1.2 试验机应能在本标准规定的速度范围内控制试验速度，加卸力应平稳、无振动、无冲击.8. 1. 3 试验机应有三点弯曲和四点弯曲试验装置。施力时弯曲试验装置不应发生相对移动和转动。8. 1. 4 试验机应配备记录弯曲力-挠度曲线的装置.8. 1. 5 试验机应定期按JJG139、JJG157或JJG475检定规程进行校验。8.2 弯曲试验装置8.2.1 三点弯曲试验装置8.2. 1. 1 两支承滚柱的直径应相同，施力滚柱的直径一般与

8、支承滚柱的直径相同，按表2选用.滚柱的长度应大于试样直径或宽度。8.2.1.2 两支承滚柱的轴线应平行，施力m柱的轴线应与支承滚柱的轴线平行.8.2.1.3 施力滚柱的轴线至两支承滚柱的轴线的距离应相等，偏差不大于士0.5%。见图1(.)。试验时，力的作用方向应垂直于两支承滚柱的轴线所在平面。8.2. 1. 4 试验时，滚柱应能绕其轴线转动(有关标准另作规定除外).但不发生相对位移。两支承滚柱间的距离应可调节.应带有指示距离的标记.跨距应精确勇j士0.5%。8. 2.1 .5 滚柱的硬度应不低于试样的硬度，其表面粗糙度Ra值应不大于0.8mo968 GB/T 14452-93 F D. D.

9、D. (a) L./2 L./毛F L/2 L./2 I (b) _1 F 卜L./2L./2 I (c) M十L/2图1三点弯曲试验示意图8.2.2 四点弯曲试验装置8.2. 2. 1 两支承滚柱和两施力滚柱的直径应分别相同，前者与后者的直径一般相同，按表2选用。滚柱的长度应大于试样的直径或宽度。8.2.2. 2 两支承滚柱的轴线和两施力滚柱的轴线应相互平行，前两者所在平面应与后两者所在平面平行.8.2.2.3 两力臂应相等，且一般不小于跨距的1/40力臂应精确到士0.5%。试验时，施力滚柱的力作用方向应垂直于支承滚柱的轴线所在平面。8.2.2.4 试验时，滚柱应能绕其轴线转动，但不应发生相

10、对位移。两支承滚柱间和两施力滚柱间的距离应分别可调节。应带有指示距离的标记。跨距应精确到士0.5%。8.2.2.5 滚柱的硬度和表面粗糙度要求同8.2.1.5。969 GBjT 14452-93 F/2 Fi2 l D. (al D. D. L.J2 L.l2 F/2 F/2 , 1 (b) f F/2 F/2 i (Cl f L./2 L .J2 图2四点弯曲试验示意图8.2.3 薄板试样用三点弯曲试验装置 1 8. 2. 3. 1 支承刀和施力刀的刀刃半径应在0.10-0.15mm范围内，刀刃角度为600土20。其中一个支承刀刃和施力刀刃均为平直刀刃，刀刃长度应大于试样宽度另一支承刀刃呈阁

11、拱形，其半径为13士1 mmo见图3回8.2.3.2 施力刀的刃线应平行于支承刀的刃线、及支承刀的刃线与另一支承点所在平面。施力刀刃的力作用方向应垂直于支承刀的刃线与另一支承点所在平面。8. 2.3.3 施力刀刃应位于两支承刀刃间的中点，偏差不大于士0.5%。两支承刀刃之间的距离应可调节，应带有指示距离的标记.跨距应精确1日j士0.5%。970 GB/T 14452-93 8.2. 3. 4 支承刀和施力刀的硬度应不低于试样的硬度。刀刃表面应光滑。F c c 平直刀刃A A 平直刀刃C A JA C 图3薄板三点弯曲试验示意图8.2.4 薄板试样用四点弯曲试验装置B 6()主2L B - B

12、换彰刀刃8.2.4.1 两支承刀和两施力刀的刀刃半径应在O.1O0. 15 mm范围内，刀刃角度为60。士20其中一施力刀刃呈圆拱形，其半径应为13土1mm，其余刀刃均为平直刀刃，其刃线的长度应大于试样宽度。见图408. 2. 4. 2 两支承刀的刃线和平直施力刀的刃线应相互平行。平直施力刀的刃线和拱形刀刃的施力点所在平面应平行于两支承刀的刃线所在平面。两力臂应相等，且一般不小于跨距的1/60力臂应精确到:tO.5%。试验时，施力刀刃的力作用方向应垂直于两支承刀的刃线所在平面。8.2. 4.3 两施力刀刃间和两支承刀刃间的距离均应可调节。应带有指示距离的标记。跨距应精确到土0.5%。8.2.4

13、.4 支承刀和施力刀的硬度应不低于试样的硬度。刀刃表面应光滑。A B F;2 F 2 6士2.剧。主2.A -A B B-Rl3士1富民形刀刃字直刀JJA B 图4薄板四点弯曲试验示意图8.3 挠度计971 GB/T 14452-93 8. 3. 1 应根据所测性能按表6选用挠度计。表6性能规定非比例弯曲应变，%允许挠度t位移示值相对误差.%E. 士0.30.2 士，0U ,fbb 士1.08.3.2 挠度计跨距与其标称值之差应不大于士0.5%。8.3.3 挠度计应定期参照JJG762进行检定，检定时的工作状态应尽可能与试验时的工作状态相同。8.3.4 采用挽度计测量试样挠度时，挠度计对试样产

14、生的附加弯曲力应尽可能小，一般不大于试验中所施加弯曲力的0.05%, 8.4 安全防护罩试验时应在弯曲试验装置周围装设安全防护罩，以防试样断裂碎片飞出伤害试验人员。9试验条件9. 1 试验应在室温1035C下进行。9.2 试验时，弯曲应力增加速率应控制在330MPa/s范围内某个尽量恒定的值。10性能测定10. 1 弯曲弹性模量的测定10.1.1 人工记录方法10. 1. 1.1 将挠度计装子测量位置上、试样对称地安放于弯曲试验装置，对试样施加相当于酬川或刷川10%以下的预弯曲力孔，并记录此力和跨距中点处的挠度，然后对试样连续施加弯曲力，直至相应于卢川或吵。01)的50%。记录弯曲力的增量和相

15、应挠度的增量。按式(1)或(2)计算弯曲弹性模量z三点弯曲试验，采用图l(b)的测量方式时:E. = L. t. -瓦11M!四点弯曲试验，采用图2(川的测量方式时z式中的I按式(3)或(4)计算z圆形横截面试祥矩形横截面试样E, = 1(3L;-. 412)1 llF_. = I -. I 48 1 f I I=id 64 1 = l_bh 12 ( 1 ) . ( 2 ) ., ., . ( 3 ) ( 4 ) 10.1.1.2分级施加弯曲力(包括使用黯码施力)时，按10.1.1.1施加预弯曲力孔，从F.至相应于972 GB/T 14452-93 。、。，(或响.Ql)的50%的弯曲力范围

16、内测定m(m注5)对力和挠度的数据，且测点应尽量均匀分布.如使用砖码施力，操作时应避免瞬时过载.用最小二乘法将弯曲力和相应的挠度数据拟合直线.按式(5)计算该直线的斜率.FIAf.将其代入式(1)或(2)计算弯曲弹性模量zu早仙早苟)-m早(.F)酌Af=匍c L; (.F), - m L; (M) ( 5 ) 10.1.2 图解法10.1.2.1 将挠度计装于测量位置上，据度计跨距的端点与最邻近主承点或施力点的距离应不小于试样的高度或直径。试样对称地安放于弯曲试验装置上，对试样连续施加弯曲力，同时是用自动方法连续记录弯曲力挠度曲线，直至超过相应于d，.。可川或悦。J的弯曲力.记录时，建议力轴

17、比例相挠度袖放大懵数的选择.宜使曲线弹性直线段与力轴的夹角不小于400!弹性直线段的高度应超过力轴量理的3/5。在记录的曲线图上，借助于直尺的直边确定最佳弹性直线段。读取该直线段的弯曲力蜡量和相应的挠度增量，见图5.接式(6)或(7)计算弯曲弹性模量s三点弯曲试验.采用图1(c)的测量方式时spr-7 4-A FU一L-9 L-时=4乱时测的图用来验试曲弯HR 四-. ( 6 ) E=革(寄l( 7 ) 注B可以延k最佳弹性直线段，在较大增量草围内，章取弯曲力增量和相应的挠暨增量.10.1.2.2 采用图l(h)或图2(b)的测量方式.自动记录弯曲力挠度曲线。在曲线上读取弹性直线段的弯曲力增量

18、和相应的挠度增量，分别按式()和(2)计算弯曲弹性模量。挂也可以用应变计方睦测量弯曲弹性模量。F .F -.1一。f 图5图解法测定弯曲弹性模量10. 2 规定非比例弯曲应力的测定10.2.1 图解法10.2.1.1 按10.1.2.1的要求安装挠度计，将试样对称地安放于弯曲试验装置上.对试样连续施加弯913 GB/T 14452-93 曲力，采用自动方法连续记录弯曲力挠度曲线。记录时，力轴每毫米所代表的应力应不大于15MPa，并使曲线上所测F，处于力输量程的1/2以上为宜。挠度放大倍数的选择应使图6曲线图上的否?段长度不小于15mm.在记录的曲线图上，自弹性直线段与挠度袖的交点。起，截取相应

19、于规定非比例弯曲应变的百?段。根据所采用的测量方式，E段长度按式(8)、(9)、(11)或(12)计算。过C点作弹性直线段的平行线CA交曲线于A点，A点所对应的力为所测规定非比例弯曲力F，见图6。规定非比例弯曲应力按式。0)或(3)计算三点弯曲试验:采用图l(b)的测量方式时采用图1(c)的测量方式时四点弯曲试验z采用图2(b)的测量方式时采用图2(c)的测量方式时式(8)(l3)中的Y和W，对于圆形横截面试样对于矩形横截面试样_ 配=?若zrnLf(3L，一L，)=一24L，Y与一FL，-,b - 4W Z7-n(3Li-42) 24Y ,b C-nLj 8Y - _ Fl -2日YY=d

20、W = l_ 7td 32 Y=h wztbhz ( 8 ) . ( 9 ) ,( 10 ) . ( 11 ) ( 12 ) . ( 13 ) ( 14 ) . ( 15 ) ,( 16 ) (17) 注(1)用此法测定的规定非比例弯曲应力值与用拉伸试验方法测定的规定非比例伸妖应力值不定相等.(2)如需要测定真实规定非比例弯曲应力可按附录A进衍。971 GB/T 14452-93 F F,. 。C 图6图解法测定规定非比例弯曲应力10.3 规定残余弯曲应力的测定A f 10.3.1 将试样对称地安放于弯曲试验装置上，并对其施加相应于预期6剧的10%的预弯曲力凡，测量跨距中点的挠度，记取此时挠度

21、计的读数作为零点.对试样连续或分级施加弯曲力，并将其卸除至预弯曲力孔，测量残余挠度。反复递增施力和卸力，直至测量的残余挠度达到j或稍超过规定残余弯曲应变相应的挠度。用线性内插法按式(8)求出相应于规定残余弯曲应变的弯曲力F ( F. - F_ , F = F._, + I古trf!ffJHu-. . . . . ( 18 ) 式中的残余挠度f琦按式(19)或(20)计算g三点弯曲试验，采用图l(b)的测量方式时_ L J袖Z12Y岛四点弯曲试验，采用图2(b)的测量方式时f地(3M- 4/) - 150000 MPa 1 000 MPa 200 MPa 1 MPa a.呻，200-1 000

22、MPa 5 MPa 1000 MPa 10 MPa f揭0.1 mm 10 J 0.05 J U 注10J O. 1 J 12试验报告试验报告应包括以下内容ga. 标准号，b. 材料牌号s. 试样类型gd. 试样状态ge. 弯曲试验方式;r. 跨距;g. 弯曲力学性能。977 G8/T 14452-93 附录A真实规定非比例弯曲应力和真实抗弯强度的测定(补充件)本附录在有关标准或协议提出要求时才执行。Al 适用范围本附录的方法仅适用于脆性断裂和低塑住断裂金属材料矩形横截面试样，在四点弯曲试验中测定真实规定非比例弯曲应力和真实抗弯强度。A2 术语及符号A2.1 真实规定非比例弯曲应力肿2四点弯曲

23、试验中，矩形横截面试样在跨距中间段弯曲外表面上的非比例弯曲应变达到规定数值时按纳达依(Ndai)表达式计算的最大弯曲应力。注z表示此应力的符号应附以角注说明，例如帆O1，dt，附i仍和矶冉z等分别表示规定非比例弯曲应蛮达到0.01%、0.05%和0.2%时的真实弯曲应力.A2.2 真实抗弯强度.四点弯曲试验中，矩形横截面试样断裂时，按纳达依表达式计算的抗弯强度。A3 试样、试样尺寸湖量、试验设备和试验条件试样、试样尺寸测量、试验设备和试验条件的要求分别同6，7，8和9中的相应规定。A4 测定方法A4.1 图解法测定真实规定非比例弯曲应力试验时，采用图2(bl或(c)的测量方式，自动记录弯曲力挠

24、度曲线。在曲线图上截取相应于规定非比例弯曲应变的段，其长度按式(11)或(1Z)计算。过C点作曲线的弹性直线段的平行线CA交曲线于A点，以A点为切点，过A点作曲线的切线AF，并将其延长交为轴于Fl见图A1。读取弯曲力矶和A点对应的弯曲力凡，按式(A1)计算真实规定非比例弯曲应力z978 1，=i-(3FA-FI) bh ( Al ) F 且F, 。A4.2 图解法测定真实抗弯强度GB/T 14452-93 C 图Al图解法测定真实规定非比例弯曲应力f 试验时，采用图2(b)或(c)的测量方式，自动记录弯曲力-挠度曲线，直至试梓断裂。在曲线图上，以断裂前的最高点K为切点作曲线的切线KFB并将其延

25、民交力轴于F.见图A20读取弯曲力FB和K点对应的弯曲力FK按式(A2)计算真实抗弯曲强度s嗣=土(3F，-F.)bh2.- - D . ( A2 ) F F. K F. f 图A2图解法测定真实抗弯强度979 GBjT 14452-93 A4.3 力臂的修正如需要更精确计算真实规定非比例弯曲应力和真实抗弯强度时，按附录C进行力臂的修正。A4.4 真实规定非比例弯曲应力和真实抗弯强度的自动测定装置的使用。可以使用自动装置，例如微处理机等自动测定真实规定非比例弯曲应力和真实抗弯强度，而无需绘出弯曲力-挠度曲线。A5 测试结果数值的修约测试结果数值的修约要求与11中表7对规定非比例弯曲应力和抗弯强

26、度的修约规定相同。附录B倒檀修正系数(补充牛)矩形横截面试样的四条长棱经45.角倒棱后，用试样倒棱前标称横截面尺寸计算弯曲弹性模量和弯曲应力(包括抗弯强度等性能时，其值偏小，应进行修正。修正的方法是将式(Bl)计算得的修正系数乘以用标称横截商尺寸计算的性能值。卜 (引一( )一rz(士)J十士(:)(l-rz(士)了)附录C四点弯曲试验中力修正的计算(补充件)四点弯曲试验中实际力臂可按式(Cl)进行计算g1, = 1 980 DsDa 二二Jl+述与). :0而芒E2( Bl ) . ( Cl ) GB/T 14452-93 附加说明:本标准由中华人民共和国冶金工业部提出.本标准由冶金工业部钢铁研究总院起草.本标准主要起草人梁新邦、高舜之.981