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ASTM E8 | ASTM E8M金屬材料拉伸測試的標準測試方法

ASTM E8 / ASTM E8M標準描述了單軸拉伸在室溫下的金屬測試及特徵值的測定,包含了降伏強度降伏點、降伏點伸長率、拉伸強度斷裂應變減少面積

這些值可用於預測材料的強度和韌性。

ASTM E8 vs. ASTM E8M 試樣 & 尺寸 影片 / 執行測試 測試速度 & 控制方法 應變率控制 測試系統 其他相關標準 常見問題

ASTM E8 和 ASTM E8M 之間的差異

嚴格來說,這個ASTM標準包含了兩個標準,因此ASTM E8必須與ASTM E8M區分開來。 ASTM E8指的測量單位是英寸和磅,而ASTM E8M則使用 SI 單位。 這導致了一個事實 - 即用一種單位系統測定的特徵值並不完全等於用另一種單位系統測定的特徵值。 然而在實行中,這通常不會有問題,因為在測定和比較特徵值時,單位之間並沒有變化。

在此背景下,重要的是要注意,在 ASTM E8 中,用於測定應變的初始標距長度指的是 4D,即圓形試樣直徑的四倍,而在 ASTM E8M中,它指的是 5D,即圓形試樣直徑的五倍圓形試樣的直徑。 混淆或未能觀察到這種差異會導致特徵值不再具有可比性。

ASTM E8 和 ASTM E8M 詳細介紹了試驗機和試樣夾具的類型,並提供了正確使用試樣夾具的指示。

ASTM E8試樣及尺寸

包含有關試樣製備的重要資訊,以確保加工的過程和後續的試樣製備作業不會影響到材料,因為這會影響拉伸測試的結果。

拉伸試樣的形狀範圍相當廣。ASTM E8/ASTM E8M 列出了金屬板材和金屬薄板、管狀產品、特殊試樣夾具的標準扁平試樣,以及其他金屬產品的標準圓形試樣,並指定了所有應變值所參考的相應初始標距。除少數例外,標品製備所需的所有尺寸均已被規定,或已經表明了最小尺寸。

試樣形狀試樣的加工過程在ASTM E8中都有定義。 試樣的製備必須確保材料性能不受影響。 所有在試樣加工過程中因為切割或沖壓成形而導致應變硬化的區域,如果會影響到試樣的性質,都必須依照要求進行處理。

有固定橫截面(輪廓、棒材、線材等)的產品及鑄造的試樣(例如鑄鐵、非鐵合金),在測試前不需進行處理。 根據ASTM E8的要求,最理想的試樣形狀是平的(末端內縮)試樣及圓形試樣。

ASTM E8:如何執行拉伸測試

根據標準 ASTM E8和 ISO 6892-1 使用 AllroundLine 材料試驗機和 makroXtens 延伸計對金屬材料進行拉伸測試。

ASTM E8 測試速度和控制方法

特別關注的是測試速度ASTM E8ASTM E8M支持五種不同指定的測試速度方法。 它們被指定為

  • (a) 試樣應變增加速度,
  • (b) 試樣應力增加速度,
  • (c) 橫樑速度.
  • (d) 完成部分測試或全部測試所需的時間,或
  • (e) 自由運行橫樑速度(橫樑在無負載下的移動速度)。

為了測定所謂的降伏特性,即 降伏強度、降伏點伸長率和偏位降伏,一般來說,與材料行為從彈性到塑性的變化相關的所有特徵值,定義合適的控制測試速度是相當重要的。 因為在金屬材料的情況下,這些特徵值可能在很大程度上取決於實際測試速度,因此測試速度必須保持在指定的公差範圍內。 ASTM E8 和 ASTM E8M 透過三種不同的控制方法將這一點考慮進去。 它們被指定為方法 A、B 和 C。

除非產品標準或特殊應用的標準規定了其他值,否則將使用三種方法中的所有數字。

如果降伏強度偏位降伏的測定已經完成(或無須測定)並且預計試樣伸長率超過 5%,則測試速度可以增加到 0.05 至 0.5 in./in./分鐘(或毫米/毫米/分鐘*))。 該規範指的是測量延伸計的初始標距長度或試樣的初始平行長度。 因此,該測試速度被表示為應變率。 在此測試速度下,然後根據 ASTM E8/ASTM E8M 測定拉伸測試的所有其他特徵值。

根據 ASTM E8 比較測試速度控制方法

根據 ASTM E8 的測試速度/控制方法

控制方法B:

  • 閉環應變率控制

推薦方法

控制方法C:

  • 橫梁速度

控制方法A:

  • 應力速度
  • 需要延伸計
  • 需要延伸計
  • 無需延伸計
  • 無需預測試或設置(自適應控制器)
  • 需進行預測試和設置(測試系統和試樣剛性的測定)
  • 需進行預測試和設置(測試系統和試樣剛性的測定)

方法A:應力速度

方法 A 基於加載過程中拉伸應力的增加。

  • 在拉伸測試的線性彈性部分,即在測試的最開始,施加應力的速率必須在 1.15 和 11.5 MPa/sec 之間(這對應於 10000 和 100000 psi/min)。
  • 然而,在ASTM E8ASTM E8M中,明確指出了這些規範和方法並不意味著應力增加應保持恆定直至達到塑性行為點,或者力增加的閉環控制可應用於線性彈性範圍之外。

方法C:橫樑速度

方法 C是根據恆定的橫樑速度

  • 應設置橫樑速度並保持恆定,以便試樣的初始平行長度經歷0.015 ± 0.003 in./in./min 或 mm/mm/min 的伸長率
  • 如果材料不會持續地變形,則建議使用此方法。

方法B:閉環應變率

方法 B是基於在加載過程中,控制應變速度或應變率(應變率控制 )。

  • 試驗機透過使用延伸計保持恆定的閉環應變率,以連續提供用於計算精確應變率的應變值。
  • 該標準規定的 應變率0.015 ± 0.006 in./in./min 或 mm/mm/min,這對應於設置應變率時的 40% 公差。

透過我們的testXpert 測試軟體,應變率始終可被追溯。

  • 紅線 (1) 顯示 ASTM E8 定義的公差範圍(所設定速度的 40%)。
  • 綠色虛線表示較窄的5%公差範圍 ,這是 ZwickRoell 測試系統用於在發生不可預期事件時的安全基準。 良好的應變率控制特點是 (2) 低的入口波動和 (3) 穩定的速度控制。 一個重要的要求是自適應控制器。

為什麼推薦閉環應變率

應變率控制提高了測試結果的可靠性並確保了可再現性。 金屬材料的特性值在很大程度上取決於應變率。 通常應變率越高,強度值越高。 合金和其他產品特性也會影響應變率依賴性。

閉環應變率控制提供了特殊的優勢,其中自適應控制器用於自動保持正確的應變速度:

  • 節省時間:系統自動設置正確的應變率,免於了操作員的干預。
  • 簡單可靠:這也消除了設置參數時的錯誤
  • 精度:自適應控制器可防止應變率過衝,使其保持恆定並處於公差範圍內,以便在發生意外事件時應變率也保持在公差範圍內。

該方法需要配備有控制技術的測試系統,但可以顯著簡化測試操作。

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金屬的拉伸測試
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有關 ASTM E8 的常見問題

ASTM E8 / ASTM E8M 標準描述了金屬在室溫下的單軸拉伸測試以及特性值的測定,包括了降伏強度降伏點、降伏點伸長率、拉伸強度斷裂應變減少面積。 這些值可用於預測材料的強度和韌性。

ASTM E8 指的是測量單位“英寸”和“磅”,而 ASTM E8M 使用 SI 為單位。 因此,使用一種單位系統測定的值並不完全等於使用另一種單位系統測定的值。 ASTM E8 中用於測定應變的初始標距是指 4D,即圓形試樣直徑的四倍,而 ASTM E8M 中是指 5D,即圓形試樣直徑的五倍。 混淆或未能觀察到這種差異會導致特徵值不再具有可比性。

ASTM E8 / ASTM E8M 標準描述了金屬在室溫下的單軸拉伸測試以及特性值的測定,包括了降伏強度降伏點、降伏點伸長率、拉伸強度斷裂應變減少面積。 這些值可用於預測材料的強度和韌性。
用於拉伸測試的其他常用標準包括用於塑料的ASTM D638、用於橡膠和彈性體的ASTM D412,以及用於纖維複材的ASTM D3039

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