ISO 6892-1是金属材料室温拉伸试验的核心国际标准,明确了屈服强度等力学性能的测试方法。其中,样品尺寸的合规性是确保测试结果准确可比的关键——不当的尺寸设计会引发应力集中、变形不均等问题,导致数据偏离材料真实性能。本文系统梳理该标准对屈服强度测试样品的尺寸要求,涵盖样品类型、核心参数及特殊场景处理,为实验室制备合规样品提供清晰依据。
样品类型的基本划分
ISO 6892-1将拉伸样品分为两大类别:
一、按横截面形状,分为圆形横截面样品(适用于棒材、线材、实心型材等)和矩形横截面样品(适用于板材、带材、薄板等);
二、按标距长度与横截面面积的关系,分为比例样品和非比例样品。
比例样品是标准推荐的首选类型,其标距长度L₀与横截面面积A₀满足L₀=k√A₀(k为比例因子),能保证样品拉伸时应力分布均匀,减少尺寸效应对结果的影响。非比例样品不遵循此关系,仅在材料原始尺寸过小、需测试局部区域(如焊缝热影响区)或试验设备限制时使用。
选择样品类型时,需优先匹配材料形态:棒材、线材选圆形样品,板材、带材选矩形样品;若条件允许,务必用比例样品,确保结果可比性。
比例样品的核心计算规则
比例样品的核心是标距与面积的比例关系,公式为L₀=k√A₀,k为比例因子。标准规定两个常用k值:k=5.65(对应L₀≈5d,d为圆形样品直径)和k=11.3(对应L₀≈10d)。
k值依材料塑性选择:塑性好的材料(如低碳钢)用k=5.65,短标距更准反映屈服行为;塑性差的材料(如高强度钢)用k=11.3,长标距避免标距外断裂。
计算标距时,圆形样品A₀=πd²/4,矩形A₀=b×t(b宽度、t厚度)。例如,d=10mm时,A₀≈78.5mm²,k=5.65则L₀≈50mm;b=20mm、t=2mm时,A₀=40mm²,L₀≈36mm。标距取整后需满足公差(±1%L₀或±0.5mm,取大)。
圆形样品的关键尺寸要求
圆形样品核心参数:直径d(推荐2-10mm)、标距L₀(按比例规则计算)、平行长度Lc、过渡圆弧半径r。
标距标记需细而清晰(如激光划线),公差±1%L₀或±0.5mm;平行长度Lc需≥L₀+2r或L₀+d(取大),例如d=10mm、L₀=50mm、r=15mm时,Lc≥80mm。
过渡圆弧r≥1.5d,防止应力集中断裂;平行长度内直径变化≤0.05mm或1%,保证应力分布均匀。
矩形样品的关键尺寸要求
矩形样品适用于板材,参数:薄材(t≤3mm)选b=12.5/25/50mm防侧弯;厚材(t>3mm)选b=10/15/20mm保刚度。
厚度t需与原材一致,测量精度±0.01mm(薄)或±0.02mm(厚);标距L₀=k√(b×t),如b=20mm、t=2mm时L₀≈36mm。
平行长度Lc≥L₀+2r或L₀+b(取大),过渡圆弧r≥1.5b;平行长度内宽度变化≤0.1mm(b≤20mm)或0.2mm(b>20mm),避免变形不均。
特殊样品的尺寸处理
非比例样品:材料过小(如线材d=1mm)或测试局部性能时使用,标距选10/20/25mm等标准值,需在报告中注明参数及使用原因。
薄材(t≤3mm):t≤1mm选b=50mm防侧弯,1mm 焊接样品:对接焊缝标距需覆盖焊缝+热影响区,平行长度Lc≥L₀+2×焊缝宽度;过渡圆弧r≥2D(D为样品最大尺寸),降低焊缝应力集中风险。