适用于钢材机械试验的 ASTM A370 标准试验方法和定义
ASTM A370 是一项国际公认的综合性组合标准，主要涉及钢制品机械试验，广泛应用于建筑、机械工程、汽车及航空航天等行业。该标准对钢制品的强度、延展性和安全性提出了严格的要求，为工业制造、研发及质量保证提供了可靠依据。
为了根据产品规范确定所需材料性能，ASTM A370 标准描述了多种试验方法，包括拉伸试验、弯曲试验、布氏和洛氏硬度试验、便携式硬度计试验以及简支梁冲击试验。ASTM A370 标准的关注重点是拉伸试验。
下文对其关键内容进行了介绍。但是，如需按照 ASTM A370 标准开展试验，必须购买完整标准。
ASTM A370 标准所引用的其他标准
ASTM A370 标准描述了钢制品机械试验的基本方法，并参考了 ASTM 标准目录中的其他试验标准。需要注意的是，ASTM 标准中的“A-标准”（如 ASTM A370）适用于钢铁材料（“A”代表“有色金属”），而 E-标准（如 ASTM E8）则通常包含试验方法和实践（“E”代表“试验方法和实践”）。
试样几何形状是 ASTM A370 标准与相关特定 ASTM 标准的差异点之一。
除相关 ASTM 标准外，表格中还列出了与 ASTM A370 标准相关的对应 ISO 标准。
| ASTM A370 标准中的试验方法 | 参考的 ASTM 标准 | 对应的 ISO 标准 |
|---|---|---|
| 环境温度下的拉伸试验 | ||
| 弯曲试验 | ASTM E290 ASTM E190 | |
洛氏硬度试验 布氏硬度 维氏硬度 | ||
| 简支梁冲击试验 |
符合标准的 ASTM A370 拉伸试验
拉伸试验是测定钢材和其他材料的机械特性的一种关键方法。试验时需要不断对标准试样施加更高的拉伸载荷，直至其断裂。
符合 ASTM A370 标准的拉伸试验主要用于测定以下材料特性：
可测定的重要特性值包括屈服点、拉伸强度和断裂应变。这些数值能够反映材料在负载状态下的性能，对于汽车行业、机械工程或航空航天等诸多领域的材料选择具有决定性影响。
环境温度下的拉伸试验遵循国际统一标准，例如 ASTM E8 或 ISO 6892-1。试验时需要对试样施加准静态拉伸应力，同时持续测量力和应变数据。屈服点代表材料开始发生塑性变形的临界点，拉伸强度则代表材料可承受的最大载荷。断裂应变反映了材料在断裂前承受塑性变形的能力。
除了在环境温度下测定上述特性值之外，拉伸试验还可以在其他条件下执行，例如按照 ASTM E21 或 ISO 6892-2 标准的规定在高温条件下测试材料在特定应用领域的性能。此类试验对于钢制品质量保证至关重要，并且有助于确保材料在各种行业应用中的可持续性。
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符合 ASTM A370 标准的拉伸试验及试样尺寸
ASTM A370 标准对拉伸试验所用的平板或圆棒试样作出了规定。下文对比了该标准与 ASTM E8 标准的试样尺寸要求。符合 ASTM A370 标准的平板试样标准尺寸可参见下表。该标准描述了薄板厚度有所差异的三种不同试样类型，分别是金属薄板制成的平板拉伸试样（“薄板型”）、厚板制成的“板型”试样以及“小尺寸试样”。
从表格中可以看出，该标准与 ASTM E8 标准相比，只有小尺寸试样的公制系统试样宽度略有不同。ASTM E8 标准描述了 ASTM A370 标准中未包含的一些具有不同标距长度的其他试样几何形状。
总体而言，ASTM A370 和 ASTM E8 (M) 标准对于拉伸试验平板和圆棒试样几何形状的要求极为相似。但两者仍然存在一些差异（尤其是在公制系统中），测试时应考虑到这一点。
平板试样
| 类别 | 薄板厚度 | 测量类型 | ASTM A370 | ASTM E8 |
|---|---|---|---|---|
| 平板拉伸试样“薄板型” | 1 英寸（最大 25 mm） | 标距长度 (G) | 2.0 英寸 (50 mm) | 2.0 英寸 (50 mm) |
| 宽度(W) | 0.5 英寸 (12.5 mm) | 0.5 英寸 (12.5 mm) | ||
| 厚板试样“I 型板” | 3⁄16 英寸（最小 5 mm） | 标距长度 (G) | 8.0 英寸 (200 mm) | 8.0 英寸 (200 mm) |
| 宽度(W) | 1.5 英寸 (40 mm) | 1.5 英寸 (40 mm) | ||
| 厚板试样“II 型板” | 3⁄16 英寸（最小 5 mm） | 标距长度 (G) | 2.0 英寸 (50 mm) | 2.0 英寸 (50 mm) |
| 宽度(W) | 1.5 英寸 (40 mm) | 1.5 英寸 (40 mm) | ||
| 规格最小的“小尺寸试样” | 1⁄4 英寸（最大 6 mm） | 标距长度 (G) | 1.0 英寸 (25 mm) | 1.0 英寸 (25 mm) |
| 宽度(W) | 0.25 英寸 (6.25 mm) | 0.25 英寸 (6.0 mm) |
圆棒试样
ASTM A370 标准对圆棒试样的几何形状也作出了规定：符合 ASTM A370 标准的圆棒试样标准尺寸可参见下表。该标准描述了多种试样类型，其试样半径和直径各不相同，平行长度（“凹陷段长度”）也存在差异。具体数据详见下表。该标准与 ASTM E8 标准的主要区别在于采用公制系统后数值不一，此外两者对标距长度的要求也有所不同。差异最明显的是标准试样 2 和小尺寸试样 1。
| 类别 | 测量类型 | ASTM A370（英寸） | ASTM A370 (mm) | ASTM E8 (mm) |
|---|---|---|---|---|
| 标准试样“标准试样 1” | 标距长度 G | 2.0 | 50.0 | 50.0 |
| 圆角半径 R | 3/8 | 10.0 | 10.0 | |
| 平行长度 A（凹陷段长度） | 2.25 | 60.0 | 56.0 | |
| 标准试样“标准试样 2” | 标距长度 G | 1.4 | 35.0 | 36.0 |
| 圆角半径 R | 0.25 | 6.0 | 8.0 | |
| 平行长度 A（凹陷段长度） | 1.75 | 45.0 | 45.0 | |
| “小尺寸试样 1” | 标距长度 G | 1.0 | 25.0 | 24.0 |
| 圆角半径 R | 3/16 | 5.0 | 6.0 | |
| 平行长度 A（凹陷段长度） | 1.25 | 32.0 | 30.0 | |
| “小尺寸试样 2” | 标距长度 G | 0.64 | 16.0 | 16.0 |
| 圆角半径 R | 5/32 | 4.0 | 4.0 | |
| 平行长度 A（凹陷段长度） | 0.75 | 20.0 | 20.0 |
符合 ASTM A370 标准的弯曲试验
弯曲试验是一种久经检验的钢材及金属延展性评估方法。试样需要绕特定内径弯曲至规定角度。测试结果受弯曲角度、横截面、化学成分、拉伸强度和钢材硬度等因素影响。
试验方法遵循 ASTM E190 和 E290 标准的规定。试验通常在环境温度下进行，如果弯曲速度足够慢（准静态），温度的影响可忽略不计。
其他弯曲试验标准包括 ISO 7438 和 ISO 8491。
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符合 ASTM A370 标准的硬度试验
硬度试验通常用于测量材料抗几何体穿刺的能力，是一种相对简单快捷的材料强度评估方法。由于硬度和拉伸强度之间存在相关性，硬度试验也可用于大致确定拉伸强度。这种关系在钢材领域得到了广泛研究，无法直接进行拉伸试验时，硬度试验便会被用于估算拉伸强度。ASTM A370 标准专用于钢材试验。
ASTM A370 标准规定应根据具体要求采用不同的硬度试验方法：
- 洛氏硬度试验（遵循 ASTM E18 标准）：最适合硬化钢，可以相对快速地完成测量
- 布氏硬度试验（遵循 ASTM E10 标准）：适用于软金属到中等硬度的金属，压痕较大
- 便携式硬度计 – 操作灵活，适用于测试大尺寸或无法移动的工件
测试结果可通过换算表转换为其他硬度标尺或强度值。相关文档中应同时标明测得的硬度值及其对应标尺，例如 353 HBW 或 38 HRC。
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附录 1：钢筋产品
棒材和线材质量保证应采用通用规范以外的特定试验方法进行。针对直径小于 13 mm 的钢筋，一般无需进行拉伸试验，仅在必要时开展。弯曲试验根据制造流程（热轧或冷轧）采取不同方法。硬度试验中可能需要去除材料表层，以获取准确的结果。这些试验能够确保钢筋满足严格的机械要求，并可靠地检测材料质量。
附录 3：钢制紧固件
螺栓、螺钉和螺母等紧固件需要进行拉伸试验，以检测其最小断裂载荷及规定载荷。必要时，可根据试验方法将螺栓截短至标准长度。螺栓和螺母硬度试验采用布氏或洛氏方法，具体取决于试样尺寸和规格。大尺寸螺母应进行横截面硬度试验，以确保紧固件符合特定标准，在极端载荷下仍能可靠地发挥作用。
附录 5：简支梁冲击试验
简支梁和悬臂梁冲击试验用于研究金属在冲击载荷下的性能，包括评估材料在冲击载荷下的脆性和韧性。这些试验提供可量化的数值，以便对不同的材料和制造流程进行比较。它们还能够确定试样从韧性转变为脆性的临界温度，从而帮助选择适合特殊应用的材料。高强度钢材的测试条件对结果影响重大，需要特别关注。尽管这些试验存在局限性，但其依然是材料选择与质量控制的重要工具。
关于作者：
Harald Schmid 博士
全球金属行业经理 | ZwickRoell GmbH & Co. KG
作为全球行业经理，他负责规划金属领域的行业战略，并重点关注市场研究、试验解决方案进一步开发以及国际销售支持。
他拥有丰富的标准化工作经验，曾积极参与多个委员会的活动，包括国际标准化组织 ISO/TC 164 金属力学试验委员会，以及各种德国标准化学会 (DIN) 工作组，例如 NA 062-01-42 AA 金属拉伸与延展性试验工作组，NA 062-01-47 AA 金属冲击试验与金属管材机械技术试验工作组。
他最初就读于卡尔斯鲁厄理工学院 (KIT) 的机械工程专业（学士及硕士学位）。他在全球各地负责过一些机械工程方面的工作，之后来到埃尔朗根-纽伦堡大学担任研究助理，主要关注材料表征和金属薄板成型。攻读博士学位期间，他的研究重心是带拉伸筋的深拉技术。
