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DIN EN ISO 6892-2金屬拉伸測試 – 高溫測試方法

依據 ISO 6892-2 進行拉伸測試的目的是為了用單軸拉伸負載拉伸加熱的試樣,以測定偏移屈服拉伸強度斷裂應變等項目的特徵值。拉伸測試需在高於35°C的溫度下進行。

DIN EN ISO 6892-2:2018標準描述了金屬材料在高溫下的拉伸測試。

測試任務 特徵值 測試速度 溫度 應變測量 試樣需求 新的測試標準 高溫拉伸測試的相關產品

測試任務說明

測試任務是可靠、可再現地測定高溫拉伸測試的特徵值,並達到國際間的可比性。 ISO 6892-2標準描述了有關測試速度的兩種方法。 方法A是基於嚴格公差(±20 %)的應變速率,第二種方法B是基於常規的應變速率範圍和公差。 如果要測定與應變速率相關的特徵值,方法A是較為理想的,它可以降低速度的相關性及測試結果的量測不確定度。

速度對機械性能的影響在高溫下通常比在常溫下更大。 ISO 6892-2 標準建議在常溫下使用較低的應變速率;然而如果是特定應用,例如在相等應變速率下與常溫拉伸測試特徵值進行比較,則允許更高的應變速率。

在編製ISO 6892-2有關測試速度的討論中,決定考慮在未來版本的標準中刪除應力速度法。

根據 ISO 6892-2 執行拉伸測試最重要的特徵

依據DIN EN ISO 6892-2,測試速度是拉伸測試的重點

DIN EN ISO 6892-2標準特別注重於測試速度。 先前的標準版本允許較大的應變速率範圍。 較大的速度範圍可能導致對測試速度有不同靈敏度的材料在進行其他測試時顯示出特徵值上明顯的偏差(即使是依照標準進行測試)。

為盡量減少因測試速度變化而引起的量測不確定度,除了基於位置和力量控制以及應力增長率的方法B外,國際標準組織ISO還對該標準採用了另一種方法。 這一方法允許對試片本身進行測試速度控制(方法A)。 在測量試片本身的應變並將此應變訊號引入移動橫樑的控制閉環中時,就會採用此方法。

根據 ISO 6892-2 標準選擇測試速度

只要符合ISO 6892-2標準中的要求,製造商或其指定的測試實驗室負責選擇方法A或方法B及測試速度。

對於拉伸測試的第一個且最敏感的階段,閉環應變控制是標準化的,因此只設置兩個速度範圍就能通過明顯減少的公差可靠地檢測Rp:應變速率為每秒0.00007或每秒0.00025,公差為± 20%,除非另有規定,否則起始速度範圍是由該標準所建議的。 對於閉環中的應變控制,使用延伸計是絕對必要的。 為測定材料的拉伸強度斷裂應變,建議使用每秒 0.0014 的應變速率,同時使用標準的合規位置控制(透過橫樑位置訊號)。

嚴格來講,概念上必須區分成兩種應變速率:第一種是與延伸計標距長度Le相關的應變速率(閉環式,方法A1);第二種是與試片的測試長度Lc相關的整個測試長度內的平均應變速率(開環式,方法A2)。 在此標準中,後者也被稱為“平行長度內的估計應變速率”。 在應變控制的情況下,應變速率與Le相關,因此取決於應變訊號;在位置控制的情況下,應變速率與Lc相關,因此取決於橫樑位置訊號。

影片: 根據 DIN EN ISO 6892-2 在高溫下對金屬進行拉伸測試

AllroundLine 試驗機 Z150 TL 用於應變控制高溫拉伸測試,符合 ISO 6892-2 方法 A1,使用非接觸式延伸計

根據 ISO 6892-2 對溫度調節裝置和溫度控制進行要求

除了測試速度,溫度對材料特性也有很大影響。 因此,DIN EN ISO 6892-2 也詳盡地論述了溫度調節裝置和溫度控制。

用於加熱試片的溫度調節裝置必須能夠將試片加熱到設定的測試溫度 T。此外,溫度調節裝置必須為溫度感測器和延伸計感測器臂留有適當的開口。 設定的測試溫度T與指示的溫度Ti之間的允許偏差,以及在整個試片長度內的最大允許溫差請見上表。 1,100°C以上的允許偏差由各個參與方所訂定。

溫度測量系統(量測鍊的所有零件)解析度必須至少為1°C,誤差限制為±0.004*T或±2°C其中較高的值。 為了按照標準進行測試,溫度感測器必須與試片表面有良好的熱接觸,並以適當的方式防止溫度感測器受到來自溫度調節裝置內壁的輻射熱。

所使用溫度感測器的數量取決於試片大小。 起始標距長度小於50 mm時,在測試長度的兩端各用一個溫度感測器來測量溫度。 比起始標距長度更長時,在試片的中心使用第三個溫度感測器。 然而,如果溫度調節裝置和試片的整體佈局能使試片長度上的溫差不超過設定的允許偏差(根據經驗),則可以減少試片熱電偶的數量。 無論在任何情況下,至少要用一個溫度感測器直接測量試片的溫度。

此外,ISO 6892-2標準還規定,溫度測量系統的所有零件都必須在其整個運行範圍內進行檢查,並在最長不超過一年的時間內進行校正。 如果要將試片最終加熱到測試溫度T,則在施加負載之前必須保持至少10分鐘的加熱時間。

根據 ISO 6892-2 對應變量測進行要求

ISO 6892-2規定,用於測定相關範圍內的規定塑性延伸強度的延伸計系統必須至少符合ISO 9513的1級。 延伸計標距長度不能小於10 mm,且必須位於測試長度的中心。 在溫度調節裝置(高溫爐、溫度箱等)外部的所有延伸計零件,都必須設計成不受通風影響,以最小化常溫波動對量測值的影響。 該標準未給出有關常溫波動允許影響的更多資訊。

由於測試是在高溫下進行的,所以在實際情況中,設置起始標距長度就會有多種可能性,這取決於在實際測試開始前的加熱過程中是否考慮試片的熱膨脹。

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根據 ISO 6892-2 對試片的要求

試片的製備必須確保材料性能不受影響。 所有在試片製備過程中,透過切割或沖壓進行應變硬化的區域,如果其將影響性能都必須被處理。

具有恆定橫截面的產品(型材、棒材、線材等)和鑄造試片(例如鑄鐵、有色合金)可以不經過加工處理就進行測試。 試片截面可以是圓形、方形、長方形或環形,或在特殊情況下也會有不同的截面。 理想試片的起始標距長度Lo與初始橫截面積So具有特定比例,由方程
Lo =k x √So來表示,其中k為比例係數。 國際公認的k值為5.65。

根據 DIN EN ISO 6892-2 對拉伸測試的典型試片形狀為:

  • 附有鎖銷的平板試片
  • 末端帶有螺紋的圓形試樣

新的DIN EN ISO 6892-2:2018標準

  • 建立全世界的共識-即使用延伸計對試樣進行應變測量的應變控制,是一個更好的控制方法。
  • 替更加穩定且可靠的測定應變限值和降伏點鋪路。
  • 提高 材料試驗機之間、實驗室之間、供應商和採購商之間以及測試機構和認證機構之間協作的結果可重複性。
  • 將所有應變速率範圍內的應變速率公差限制設置為
    ±20 %(方法A)。

根據 DIN EN ISO 6892-2 對相關產品進行拉伸測試

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