YB T 5349-2006 金属弯曲力学性能试验方法.pdf

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1、中华人民共和国黑色冶金行业标准金属弯曲力学性能试验方法YB/T 5349-2006 (GBjT 14452-1993调整)Metallic material命一DetenninaUonof bending mechanical properties 1 主题内窑与适用范固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、试样、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G

2、 139 拉力、压力和万能材料试验机检定规程JJG 157 小负荷材料试验机检定规程JG 475 电子万能试验机检定规程JG 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短形横截面试样施加弯曲力，-般直至断裂，测定其弯曲力学性能。4 术语4.1 跨距悦1):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，在试拌上两测点间的距离。4.3力瞥(l):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间连线的横向集中力。4.5 最大弯曲应力g弯曲力在试样弯曲外表面产生的最大正应力。4.6

3、最大弯曲应变t弯曲力在试样弯曲外表面产生的最大拉应变。4. 7 弯曲弹性模盘(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(句):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g表示此应力的符号应附以角注说明.例如pbO.01 pW.悟和马恤2等分别看t示规定非比例弯曲应变达到0.01%、0.05%和0.2%时的重量大弯曲应力.4.9规定残余弯曲应力(: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中华人民共和国国家发展和改革蚕员会26-07-27批准20创刊。11实施361

4、 YB/T 5349-2 10 0. 25-0. 5 100h-150h 250h 0. 10-0. 15 bXh 10X h 0. 5-1. 5 5011- 10011 160h 1. 5.3S 士O.5 士0.050. 03 5-10 士1.0标称尺寸的3%土O.10 0. 05 .10-20 士1.5士O.15 0.08 20-45 士2.0土0.20O. 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.如需要机加工，其表丽扭槌度凡值应不大于3.2ffio 6.2.4硬金属试样的四个相邻侧面的表面粗糙度R.值应不大于0.4m。四条长棱应进行45。角倒棱，倒棱宽度不应超过O

5、.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，两窄丽的机加工表面粗糙度凡值一般不大于6.3m。应去除试样棱边的毛刺。6.2.6其他类型试样在其快度范围内的机加工表面粗糙度凡值应不大于0.8m，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。不允许对试样进行娇直或娇平。6.3 试样数量6.3. 1 薄板试样:至少试验6个试样，试验时，拱而向上和向下各试验3个试样。圆形、短形横截面试样:一般每个试验点需试验3个试样。7 试样尺寸测量7. 1 圆形横截面试样应在跨距两端和中间处两个相

6、互垂直的方向测量其直径。计算弯曲弹性模量时，取用三处直径测量值的算术平均值;计算弯曲应为时，取用中间处直径测量值的算术平均值。7.2短形横截面试样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1世时，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。测量尺寸时，应估读到最小分度的半个分度值.表5盯1m尺寸范国测量工具最小分皮值不大子0. 25-, 0 0.002 1. 0-20 0.01 20 0.02 、-365 8试验设备8. 1 试验

7、帆四/T阳20凶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一级.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、元振动、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.JJG 157或JJG475栓定规程进行校验。8.2 弯曲试验装置8.2.1 三点弯曲试验装置8.2.1.1 两支承液柱的直径应相间，施力液柱的直径一般与支承撞柱的直径相同，按表2选用.滚柱的长度应大于试样直径或宽度.B. 2.1.2

8、 两支承被柱的轴线应平行，施力滚柱的轴线应与支承穰柱的轴线平行.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，偏差不大子士0.5%，见图l(a)。试验时，力的作用方向应垂直于两支承液柱的轴线所在平面。8.2.1.4试验时，接桂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。两支承滚桂间的距离应可调节。应带有指示距离的标记。跨距应精确到士0.5%.F (c) 因1三点弯曲试验示意图366 YB/ T 5349-一20068.2.1.5 液柱的硬度应不低于试样的硬度，其表面粗糙度凡值应不大于0.8m.8.2.2 四点弯曲试验装置8.2.2.1 两支承滚柱和两施力液柱的直径应

9、分别相间，前者与后者的直径气般相同，按表2选用。滚柱的长度应大于试样的亘径或宽度.8.2.2.2 两支承滚柱的轴线和两施力液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1/4.力臂应精确到土0.5%，试验时，施力滚柱的力作用方向应垂直子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，但不应发生相对位移.两支承液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。跨距应精确到土0.5%.8.2.2.5滚柱的硬度和表面租糙度要求同8.2.1. 5. FI2 FI2 (n) l.12 FI2 h (b)

10、 () | L.JL.12 I 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8.2. 3.1 支承刀和施力刀的刀刃半径应在O.10-0. 15mm范围内，刀刃角度为60.士2。.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.另一支承刀刃呈圆拱形，其半径为13士lmm.见图3.8.2.3.2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367 YB/ T 5349-2)6 F JA C 8- 8 织形刀刃品口A-A 平直刀刃因3薄板三点弯曲试验示意图作用方向应垂直子支承刀的刃线与另一支承点所在平而.8.2.3.3施力刀刃应位于

11、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。跨距应精确到土0.5%.8.2.3.4文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.8.2.4薄握试样用四点弯曲试验装置8.2.4. 1 两支承刀和两施力刀的刀刃半径应在O.10-0. 15mm范围内，刀刃角度为60.土2.其中一施力刀刃呈圆拱形，其半径应为13士1rrun.其余刀刃均为平直刀刃.其刃线的长度应大于试样宽度。见阁4.RI3士lm|雨NW。-F 8-8 平直刀刃执形刀刃A 8 阁4薄板四点弯曲试验示意图8.2. 4. 2 两支承刀的刃线和平直施力刀的刃线应相互平行a平直施为刀的

12、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1)、于跨距的1/6.力臂应精确到士0.5%。试验时，施力刀刃的力作用方向应垂直于两支承刃的刃线所在平面.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.跨距应精确到士0.5%.8.2.4.4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.8.3 挠度计8.3.1 应根据所测性能按表6选用挠度计.8.3.2 挠度计跨距与其标称值之差应不大于士0.5%。368 YB/ T 5349-2006 表6性能规定非比例弯蝴应变.%允许挠度计位移示fi相对误差，%E 士o.3 0.

13、2 土1.0U，j峙土1.0-8.3.3挠度计应定期参照JJG762进行检寇，捡起时的工作状态应尽可能与试验时的工作状态相同。8.3.4采用挠度计测量试样挠度肘，挠度计对试样产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lO-35C下进行。9. 2 试验时，弯曲应力增加速率应控制在3-30MPa/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 人工记最方法10. 1. 1. 1 将挠度计装于测盘位置上、试

14、样对称地安放于弯曲试验装置，对试样施加相当于醉01(或咱们1)10%以下的预弯曲力凡，并记录此力租跨距中点处的挠度，然后对试样连续施加弯曲力，直至相应于州.01(或坤0.01)的50%.记录弯曲力的增量和相应挠度的增量。接式(1)或(2)计算弯曲弹性模量:三点弯曲试验，采用固l(怕的测量方式时:_ L (J、, . . (1) 。4817) 四点弯曲试验，采用图2(旧的测量方式时:式中的I按式(3)或(4)计算:圆形横截面试样矩形横截面试样Eb = f(3L -4122. (2) - 481 .f) 1 = :.d4. (3) 64 1 = _1_bh3. (4) 12 10. 1. 1.2分

15、级施加弯曲力包括使用硅码施力时，按10.1. 1. 1施加预弯曲为凡，从凡至相应于酬。I(或呻0.01)的50%的弯曲力范围内测定m(rn注5)对力和挠度的数据，且测点应尽iU:均匀分布。如使用硅码施力，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0:.F/AJ，将其代人式(1)或(2)计算弯曲弹性模量:369 YB/T 5349-2(刀6AFEJAF2苟)-m2:(F)(苟E af -(艺(F)J2-m艺2. (5) 10.1.2 图解法10.1.2.1 将挠度计鉴于测量位置上，挠度计跨距的端点与最邻近支承点就施力点的距离应不小于试样的高度或

16、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，同时采用自动方法连续记录弯曲力挠度曲线，直至超过相应于酬.01(或剧，川的弯曲力。记录时，建议力轴比例和挠度轴敢大倍数的选择，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为轴量程的3/5.在记录的曲线圈上，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增量和相应的挠度增茧，见因50按式(6)或(7)计算弯曲弹性模量:二点弯曲试验，采用图l(c)的测量方式时:,. L(3L， -L,) ，F飞一.一问一961 af) 四点弯曲试验，采用图2(c)的测量方式时:F;，D.F 问=日f)注:可以延f史最佳弹性

17、直线段，在较大增量范回内，读取弯陶力增量和相应的钝度增量. (6) . (7) 10.1.2.2 采用图l(b)或图2(旧的测量方式，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盘和相应的挠度增量，分别按式(1)和(2)计算弯曲弹性模盘。注:也可以用应变计方法测定弯曲弹性模最.F f 困5图解法测定弯曲弹性棋盘EEHFE =百尹伪.(8) 采用图1(c)的测量方式时否?nL:3Ls-LJ. (9) = . 24i ,y . E.p 370 F6L. (10) -4W 四点弯曲试验:采用回2(b)的测盘方式时采用困2(c)的测盘方式时10.2 规定非比例弯曲应力的测定10.2.1

18、固解法YBjT5349-2m -= n(3U-4俨24Y Ep . (11) cc川2=亏扣 m 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.井使曲线上所测Fp于力轴量程的1/2以上为宜。挠度放大倍数的选择应使国6曲线图上的oc段长度不小于15mm.在记录的曲线图上，自弹性直线段与挠度铀的交点。起，截取相应于规定非比例弯曲应变的oc段.根据所采用的测量方式.OC段长度按式(8)、(9)、(11)或(12)计算.过C点作弹性直线段的平行

19、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抖，见图6.规定非比例弯曲应力按式。0)或(13)计算t三点弯曲试验:采用图1(b)的测量方式时式(8)-(13)中的Y和w:对于圆形横截面试样对于矩形横截面试样F F.l . ()3) p - 2W YEd w=土dl. (15) 32 Y=h . ( f 图6图解法测定规定非比例穹曲应力371 YB/ T 5349-2览W=bhz (17) 注，(1)用此法测定的规定非比例弯陶应为自1与用技仰试验方法测定的规定非比例仰饭店刀但不-定刷i!.(2)如要测定真实规定非比例弯曲应为可ti附录A送行.10.3 规定践余哥曲应力的测定10.

20、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呻C.01的10%的预弯曲力凡，测:世跨距中点的挠度，记取此时搅度计的读数作为零点。对试样连续或分级施加弯曲力，并将其卸除至预弯曲力凡，测盘残余挠度.反复递增施力和卸为，直至测娼的残余挠度达到或稍超过规定残余弯曲应变相应的挠度.用钱性内插法按式(8)求出相应于规定残余弯曲应变的弯曲力F.oJ凡-Fn-、F呻=F.1+(芳芳)仙一九1) . (削式中的残余挠度h按式(19)或(20)计算:三点弯曲试验，采用固l(b)的测量方式时f呻=LLh.(9)12Y 四点弯曲试验.采用图2(b)的测量方式时J,b = 3L; -4lz2t呻.(2

21、0) 24Y 规定残余弯曲应力按式(21)或(22)计算:三点弯曲试验四点弯曲试验丑。t.(21) 呻=4W F.l (22) 呻-2W 注:用此方法测定的At定残余弯幽应;h值与用;在中试验方法测寇的规定残余仰长应力的不一定栩等.10.4 抗弯强度的测定10.4.1 将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，直至试样断裂。从试验机测力度盘上或从记录的弯曲为-挠度曲线上读取最大弯曲力Fhb按式(23)或(24)计算抗弯强度:三点弯曲试验四点弯曲试验注如馆要测定真实抗弯强度可依附AJ!行-10.5 断裂挠度的测定F峙L. (23) 峙丁VFl 抽=捞.10.5.1 将试样对称地去融

22、于弯曲试验装置上，按因1(b)或因2Cb)方式，对试样连续施加弯曲力.直至试样断裂，测篮试样断裂瞬间跨距中点的挠度，此挠度即为断裂挠fjlIhb 0此方法用于仲裁试验。注:对比试验时应采用同-试验方式.10.5.2 测定断裂挠度一般可与测定抗弯强度在同-试验中进行.可以利用试验机横梁位移来测定断裂挠度，但应修正试验机柔性等因素的影响。10.6 弯曲断裂能量的测定312 YB/ T 5349-2后10. 6. 1 将试样对称地安放于弯曲试验装置上，按图l(b)方式对试样连续施加弯曲力，测量试样在跨距中点的挠度，用自动方法连续记录弯曲力-挠度曲线，直至试样断裂。见闺7。F S 1崎1罔7图解法测定

23、弯曲断裂能量10.6.2在记录的曲线图上，用丽积仪或其他方法求得弯曲力，挠度曲线下的面积5.精确到土2%.按式(25)计算弯曲断裂能量:u = zs X 10-3. (25) n 10. 7 倒棱的修正硬金属试样按6.2.4倒棱后，测定的弯曲弹性模量和抗弯强度应按附录B进行修正。10.8 弯曲力学性能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标准中所规定的一项或几项弯曲力学性能而无需绘出弯曲力-挠度由线。11 测试结果搬值的修约测试结果的数值应按表7进行修约，修约的方法按GB8170执行。亵7性能范因修约到E, 运二150000MPa 500 MPa 150000 MPa 10

24、00 MPa 骂王200MPa 1 MPa pb 。呻，hIo 200-1 000 MPa 5 MPa 1 000 MPa 10MPa fM O. l mm U 10 J 0. 05 J 二10J 0. 1 J L._ 373 12 试验报告374 试验报告应包括以下内容:H.标准号;b.材料牌号;C.试样类型;d.试样状态;e.弯曲试验方式Ei跨距sg.弯曲力学性能.YB/T臼49-2006YB/ T 5349-2006 附录A真实规定非比例弯曲应力和真实扰弯强度的制定(补充件)本附录在有关标准或协议提出要求时才执行。A1 适用范围本附录的方法仅适用于脆性晰裂和低塑性断裂金属材料短形横截面试

25、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tb:四点弯曲试验中，矩形横截面试祥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.E主=表示此应力的符号应附以角i说明，例如同pO，01 l1，p6O.倡和.0.2等分别表示规定非比例弯曲应变达到0.01%.0.05%和0.2%时的真实弯曲应jJ.A2.2 真实抗弯强度lI，b:四点弯曲试验中，矩形愤搬面试样断裂时，按纳达依表达式计算的抗弯强度。A3 试祥、试样尺寸测量、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

26、求分别同6、7、8和9中的相应规定。A4 测定方法A4.1 图解洼测定真实规定非比例弯曲应为试验时，采用图2(b)或(c)的测量方式，自动记录弯曲力，挠度曲线。在曲线图上截取相应于规定非比例弯曲应变的oc段，其长度按式(11)或(12)计算。过C点作曲线的弹性直线段的平行线CA交曲线图Al图解法测定真实规定非比例弯曲l!l力375 YB/f 5349-2006 于A点，以A点为切点，过AJ膏、作曲线的切线AF.并将其延快交力铀于F.见困Al.读取弯曲力F.和A点对应的弯曲力FA.按式(Al)计算真实规定非比例弯曲应力zA4.2 图解法测定真实抗弯强度pb =毛(3FA-F.). . (AD b

27、h 试验时，采用周2(b)或(c)的测量方式，自动记录弯曲力挠度曲线，直至试样断裂。在曲线图上，以断裂前的最高点K为切点作曲线的切线KF8井将其延长交力铀于F/J.见图A2.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:F A4.3 为臂的修正OM=Tl(3FK一FR卜.叫bh f 图A2图解法测定真实抗弯强度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，接附录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，而无需绘出弯翩力-挽度曲线。A5 测试结果撤

28、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为和抗弯强度的修约规定相同。316 YB/T5剖9-2006附录B倒锥修正系撒补充件)矩形横截面试样的四条长棱经45。角倒棱后，用试样倒楼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/.应进行修正。修正的方法是将式(81)计算得的修正系数乘以用标称横截面尺寸计算的性能值。. (Bl) 1一阵()一(Z )-JI(士)J寸(Z)(1-12(去)J 4 附录C四点弯曲试验中力臂修正的计算(补充件)四点弯曲试验巾实际力臂可按式(Cl)进行计算z|主D4D.I ) - + - _ . l . . ( Cl ) 山一JHd与气1+(J、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。377