來源：天氏庫力 發布日期
2025-02-07 瀏覽：低溫條件下金屬材料的性能會發生嚴重的變化，溫度越低，金屬材料的強度會變高，但塑性會變差，產生由韌變脆的現象，所以研究材料的低溫性能對于在低溫環境中工作的材料的選擇、失效分析安全評估都有至關重要的意義。低溫拉伸測試指樣品在-196℃ lt;10℃范圍內金屬拉伸，測定材料的大破壞力、抗拉強度、屈服強度、伸長率和收縮率等指標。因為其需要低溫的測試環境，所以需要另外的低溫裝置。今天來給大家講解一下相關知識點。
參考標準
金屬材料低溫拉伸試驗按照GB/T13239-2006《金屬材料低溫拉伸試驗方法》進行。
測試試樣
低溫拉伸試樣尺寸如圖2-31、2-32、2-33、2-34所示，其他要求與室溫拉伸式樣相同。
試驗設備
1.萬能材料試驗機
試驗機應符合GB/于16825.1的要求，準確度級別應為1級或優于1級，除非產品標準另作規定。
引伸計的準確度級別應符合GB/T12160的要求。測定上屈服強度、下屈服強度、規定塑性延伸強度的試驗，應使用不低于1級準確度的引伸計。測定其他具有較大延伸率的性能，例如抗拉強度及斷后伸長率，應使用不低于2級準確度的引伸計。
引伸計標距應不小于10mm,固定在試樣平行長度的中間位置并沿著中心軸的方向。應優先采用能同時測定試樣兩側面延伸的雙面引伸計，測定屈服強度和規定強度性能時推薦 Le>L0/2 測定最大力或最大力之后的性能時推薦Le=L0，或近似等于L0。
為了使室溫的波動對引伸計讀數的影響降到最低，應防止引伸計超出冷卻裝置的任何部分受到空氣氣流的影響，盡可能保持室溫溫度的穩定性和試驗機周圍空氣氣流的平穩。
3.冷卻裝置
(1)一般要求
冷卻裝置應能將試樣冷卻到規定溫度，并具有保溫能力，應保證試驗溫度的穩定性和均勻性。
冷卻方法一般有如下幾種：
1）借助冷卻裝置（低溫恒溫器）
2）借助壓縮氣體膨脹（如 CO_2 或N2）冷卻。
3）借助達到沸點時刻的液體（如液 N_2^2 或冷凍液（如酒精）的浸泡冷卻。根據試驗溫度可選用表2-23中的冷卻介質。當操作冷卻介質的時候，測試人員應事先采取符合相關規定的安全防范措施。避免造成人員傷害，以及對測試儀器、試樣的損壞。
(2) 溫度測量裝置
冷卻介質或試樣的溫度用熱電偶或其他適當的裝置測量，選用適當類型和等級的熱電偶對溫度測量的準確性起重要作用。
溫度測量裝置的分辨力應該達到1℃或更好，其誤差為在-40-10°C 范圍應不超過±2C℃，在 -196-40℃范圍應不超過±3℃。
(3) 允許的溫度偏差
規定溫度和指示溫度之間允許的溫度偏差不超過±3℃。試樣標距兩端溫度差的絕對值應不超過3℃。
溫度偏差的判定依據是：在試驗過程中，力至少達到測定規定塑性伸長相應的試驗力時所測定的溫度變化。
(4) 溫度測量系統的檢驗
溫度測量系統包括：傳感器和指示裝置。在工作溫度范圍的檢驗周期不宜超過90d。如果檢驗記錄顯示系統性能的穩定性對測量的準確性影響很小，那么可以延長檢驗周期但不能超過一年，在檢驗報告中要記錄溫度測量系統的誤差。
用于檢驗溫度測量系統的儀器應能潮源到國家基準。
試驗內容及結果表示
1.試樣的冷卻
試樣冷卻到規定溫度，冷卻時間的長短取決于試樣的形狀、尺寸、表面狀況、材料本身的特性、夾具的質量及冷卻介質的形式等。因此，通過預冷卻試驗決定冷卻的時間。
冷卻介質為液體時，對厚度或直徑不大于5mm的試樣，保溫時間不少于5min;對厚度或直徑大于5mm的試樣，保溫時間不少于10min。
冷卻介質為氣體時，對厚度或直徑不大于5mm的試樣，保溫時間不少于10min;對厚度或直徑大于5mm的試樣，保溫時間不少于15min。
在冷卻過程中，除非有特殊的約定，溫度不能超過規定溫度的允許偏差范圍。當試樣達到規定溫度時引伸計調零。
只有當引伸裝置達到穩定狀態后，加力才能開始。
2.溫度的測量
在試樣平行長度部分的表面測量其溫度時，熱電偶測量端應與試樣的表面有良好的接觸。當標距小于50mm,熱電偶分別固定在平行長度部分的兩端；當標距大于或等50mm,應在平行長度的兩端及中間各固定一支熱電偶。
如果試樣浸泡在均勻的液體介質中，可以直接在液體中測定溫度。
試驗在液氮中進行則不需要測量溫度,但要在試驗報告中記錄。
3.試驗力
試驗力的施加使試樣應變增加,應采用連續(非階梯式)的加載方式,沒有沖擊和顫動。應盡量使試樣受軸向拉力的作用,將試樣標距內可能受到的撓度和扭矩的影響降到最小。
除非產品標準另有規定,試樣平行長度內的應變速率即為試驗速率
(1) 測定上屈服強度時的試驗速率
彈性范圍內直至上服強度,應變速率應在0.00003-0.0003/s之間,并盡可能保持恒定,如果萬能材料試驗機不能測定或控制應變速率,可以通過控制試驗機夾頭的分離速率間接控制應力速率在6-60Pa/的范圍。
(2) 測定下屈服強度時的試驗速率
若僅測定下屈服強度,彈性范圍內試驗速率應符合測定上屈服強度時的試驗速率的要求,在試樣平行長度內的服階段應變速率應在0.000030.0025/之間,并盡可能保持恒定。如果不能直接調節這一應變速率,應通過調節屈服即將開始前的應力速率來調整,在屈服完成之前不再調節試驗機的控制。
(3) 同時測定上屈服強度和下屈服強度時的試驗速率
同時測定上屈服強度和下屈服強度時的試驗速率,應滿足測定下屈服強度時的試驗速率的要求。
(4)測定規定塑性延伸強度時的試驗速率包括以下內容:
1)在彈性范圍內的試驗速率應符合測定上屈服強度時的試驗速率的要求，
2)在塑性范圍內直至達到規定塑性延伸強度為止,應變速率應在0.00003-
0.0025/s之間。
(5)測定抗拉強度時的試驗速率在塑性范圍內應變速率應不超過0.008/s。如果試驗不包括服強度或規定塑性延伸強度的測定,試驗速率可以達到塑性范圍內允許的應變速率的最大值。
5,原始橫截面積的測定
通過準確測量尺寸計算原始橫截面積,并至少保留4位有效數字,測量尺寸的偏差不超過0.5%或±0.01mm,取其中大的值測量時建議按照表2-24選用量具或測量裝置。
6.原始標距的標記
應盡量采用小標記、細畫線或細墨線標記原始標距,但不得用可能引起過早試樣斷裂的缺口作標記。
無缺口敏感性的材料允許用小刻痕作標記。
對于比例式樣,應將原始標距的計算值修約至最接近5mm的倍數,中間值向最大一方修約。原始標距的標記應準確到±1%。
如果平行長度比原始標距長許多,例如不經機加工的試樣,可以標記一系列套疊的原始標記。
有時,可以在試樣表面畫一條平行于試樣縱軸的線,并在線上標記原始標距。
7.低溫拉伸性能的測定
斷后伸長率A、規定塑性延伸強度R,、抗拉強度R、上屈服強度R、下屈服強度
R、斷面收縮率Z的測定方法均與室溫拉伸試驗時相同。
8.試驗結果數值的修約
試驗測定的性能結果數值應按照相關產品標準的要求進行修約。如果未規定具體要求,應按照表2-25的要求進行修約。修約的方法按照GB/T8170。
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