试样的标距和断裂标准

1.形状和尺寸

1）一般情况下，试样加工成圆形比例试样（见图2-45），k值应大于或等于5.65并在试验报告中记录k的取值，例如：L_ro≥5D。L_ro是参考长度，指试验开始前在室温情况下测定的参考长度。

2）特殊情况下，还有矩形、方形或其他形状横截面的试样。对于圆形试样的要求不适用于特殊试样。

3）通常情况下，对于圆形试样，L_ro应不大于1.1倍的L_c；对于方形或矩形横截面试样，L_ro应不大于1.15倍的L_c。

图2-45 试样示例图

a）标距在平行长度以外的台肩试样 b）标距在平行长度以内的台肩试样 c）带小凸台试样 d）试样标距在平行长度以外的台肩试样 e）凸台试样

D—圆形试样平行长度部分的直径 S_o—平行长度内原始横截面积 L_o—原始标距 L_c—平行长度 L_r—参考长度 R—过渡弧半径 L_e—引伸计标距 a—方形或矩形横截面试样的厚度 b—方形或矩形横截面试样的宽度

注：1.图2-45a中L_r的计算公式为：，其中n为试验温度下试验材料的应力指数，如果未知的话，通常取n=5；l_i为过渡部分的长度增量；d_i为与l_i对应的直径。

2.图2-45c中，L_r=L_o或L_e。

4）平行段应用过渡弧与试样夹持端连接，夹持端的形状应和试验机的夹持端相适应。对于圆柱形试样，过渡弧半径R应在0.25D～1.0D之间；对于方形或矩形截面试样，过渡弧半径R应在0.25b～1.0b之间。在特殊情况尤其是对于脆性材料，过渡弧半径可以大于1.0D。

5）除非试样尺寸不够，原始横截面积S_o应大于等于7mm²。

6）当采用在平行段的凸台上安装引伸计时，凸台的过渡弧半径可以小于0.25d；凸台过渡弧的选择必须尽量减小应力集中，并且应检验确保圆弧没有过切。对于有凸合试样，凸台和夹持端之间的试样直径可能比原始标距内直径大10%。这是为了确保试样断裂发生在试样标距之内。

图2-46 缺口和无缺口复合试样

7）试样夹持端与试样平行段的同轴度误差为：①对于圆形试样，0.005D或者0.03mm，取二者中较大者；对于方形或矩形试样，0.005b或者0.03mm，取二者中较大者。

8）当氧化成为重要影响因素时，可以选择较大原始横截面积S_o的试样。

9）原始参考长度的测量应准确至±1%，断后参考长度与原始参考长度的差值应准确至0.25mm。

10）对于缺口试样，有V形缺口试样和钝环形缺口试样两种。在拉伸和蠕变试验中测定V形缺口试样的试验时间，来反映诸如零件螺纹部分的材料特性。通常，采用的是同一试样上的较大直径处加工出与试样平行段相同横截面积的缺口的复合试样，如图2-46所示。此类试样主要用于测定材料是否“缺口强化”，也就是首先断在试样的平行段，或者“缺口弱化”，也就是试样断在缺口部分。显然，使用复合试样不能测定具体的缺口敏感性系数，如果要测定缺口敏感性系数必须在相同的净截面应力条件下对光滑和缺口试样分别试验。

钝环形缺口的拉伸蠕变试样是在多轴应力下评价材料行为的简易低成本方法，此外，这种应力状态也与工业制成零部件的服役条件相类似。工业生产中需要研究材料在三轴拉伸应力条件下材料的蠕变性能时，钝环形试样可以提供比V形缺口试样更宽的范围，并给出在这些情况下蠕变变形是如何累积的。缺口拉伸试验是实现这个目的的最直接的方法，尤其是通过改变缺口轮廓来获得较宽的应力水平的范围。三种经典的缺口轮廓如图2-47所示。(www.xing528.com)

2.试样的制取

1）试样应通过机加工的方法使得试样表面缺陷或残余变形降到最低。

2）圆形截面试样的几何公差见表2-32，方形或矩形截面试样的几何公差见表2-33。

3）建议最小原始横截面积处于平行长度或参考长度的中间2/3以内，取二者较小值。

图2-47 缺口试样

a）钝环形 b）半环形 c）平行边形

4）对于缺口试样（见图2-46和图2-47），应检查缺口尺寸是否满足相关产品标准中对尺寸偏差的要求。

3.原始标距的标记

使用打点、标线及其他方法标记原始标距的两端，应注意不能使用导致试样提前断裂的缺口来标记原始标距。

表2-32 圆形截面试样的几何公差 （单位：mm）

①在整个平行长度，横向上测量试样直径的最大偏差。

表2-33 方形或矩形截面试样的几何公差 （单位：mm）

①在整个平行长度上，横向上测量试样宽度的最大偏差。

经标记的原始标距应准确至±1%。

有些情况下，为了帮助标记标距，会在试样表面画一条平行于试样纵轴的线，来标记原始标距。当使用带小凸台的试样时（见图2-47c），标距L_o可以不做标记。