ISO 6892：金属材料拉伸试验

如何根据 ISO 6892 对金属进行拉伸试验

标准的演变

ISO 6892-1 最大的演变之一主要与测试控制方法有关，这在金属拉伸试验中可能构成重大挑战。这一演变主要由作为 TENSTAND 项目一部分开展的工作所引领，该项目发现，由于材料的应变率敏感性，根据同一标准进行测试的不同机器之间的测试速率会产生不同的结果。2009 版引入了基于应变率的测试速率（方法 A），这成为了首选方法。继承自 EN10002:2001 的传统测试方法基于在弹性区域保持应力速率，这对于手动操作的机器是必要的。这种原始方法也被保留下来，并成为标准 2009 版中的 “方法 B”。

方法 A 的引入引起了混乱，因为许多用户认为只有使用具备闭环应变控制能力的设备才能实现方法 A，而实际上也可以通过使用一致的横梁速度来实现。为了澄清这种情况，ISO 6892-1 在第二版 ISO 6892-1:2016 中再次进行了修订。2016 版包含三种测试方法：A1、A2 和 B，其中原先的方法 A 被拆分为两种定义明确的不同测试方法：方法 A1（闭环应变控制）和方法 A2（一致的横梁速度），而方法 B 继续基于在弹性区域保持应力速率。方法 B 中增加了一条注释，以澄清必须保持应力控制的测试范围。下面的视频更详细地讨论了方法 A1。

它测量什么？

ISO 6892-1 用于测量室温下任何形式的金属材料的拉伸性能。 在受控条件下进行的测试必须在 23 摄氏度正负 5 度的温度下进行。对于高温下的测试，请参阅 ISO 6892-2。ISO 6892-1 测量许多不同的拉伸性能，其中最常见的包括：

屈服强度是材料发生永久变形时的应力。ISO 6892-1 确定上屈服强度和下屈服强度。根据屈服现象，ISO 6892-1 规定了非连续屈服材料的上、下屈服强度要求，以及连续屈服材料的规定延伸屈服方法。

屈服点延伸率 - 仅适用于非连续屈服材料，屈服点延伸率是试样在非连续屈服开始和结束时的延伸率之差（即应变增加而应力不增加的区域）。

抗拉强度 - 材料在拉伸试验期间能够承受的最大力或应力。

断面收缩率 - 材料延展性的测量。这是试样原始横截面积与测试后其最小横截面积之差，通常表示为原始横截面的百分比减少。最小横截面可以在断裂时或断裂后测量。

试样

由于金属材料应用范围极广，ISO 6892-1 适用于多种试样类型。主要试样类型包括薄板、厚板、线材、棒材和管材。有关试样制备和测量的详细信息可以在附录中找到：

附录 B： 用于薄型产品的试样类型：厚度在 0.1 mm 至 3 mm 之间的薄板、带材和扁材。

附录 C： 用于直径或厚度小于 4 mm 的线材、棒材和型材的试样类型。

附录 D： 用于厚度等于或大于 3 mm 的薄板和扁材，以及直径或厚度等于或大于 4 mm 的线材、棒材和型材的试样类型。

材料测试系统

由于 ISO 6892-1 测试针对各种金属进行，因此系统力值要求差异很大。测试机的测力系统必须符合 ISO 7500-1 的 1 级或更高等级。Instron 6800 系列提供的测试机架适用于从金属薄板 (10kN) 到钢板 (600kN) 的测试。6800 系列提供了卓越的负载框架，包括预载轴承、精密滚珠丝杠、极其坚固的横梁和底座梁以及低伸长率驱动带。这些特性有助于实现整体先进性能，产生高度准确的结果。这些特性还有助于最大限度地减少测试期间存储的能量，这在根据 ISO 6892-1 测试高强度金属材料时尤为明显。

夹具

有许多不同的夹持技术适用于 ISO 6892-1 测试（楔形、液压、气动等），根据它们对试样施加夹紧力的方式，它们都可以被归类为比例式或非比例式。

对于比例式夹具，施加在试样上的力与所施加的拉伸载荷成正比。随着测试过程中拉伸载荷的增加，对试样的夹紧力也随之增加。楔形夹具是比例夹持的一种流行选择，有手动、气动和液压等多种类型，以适应广泛的测试应用。楔形夹具的形状使其能够施加比例压力：当拉伸力施加到试样上时，试样被更紧地拉入楔形的窄部，从而增加夹紧压力。

对于非比例式夹具，试样上的夹紧力保持一致，且独立于所施加的拉伸载荷。这是侧动夹具和疲劳额定液压楔形夹具的典型特征，其夹紧力由与试样拉伸载荷不直接相关的动力源产生。该源通常是高压（210 bar/3000 psi 或更高）液压源。非比例式夹具的一个优点是夹紧力通常更易于调节，这提供了更多的潜在应用优势。例如，在测试非加工试样时，精细调节可以帮助用户实现最佳夹紧压力，同时最大限度地减少可能导致过早失效的应力集中。

引伸计

通常有三种不同类型的引伸计用于 ISO 6892-1 测试：夹持式设备、非接触式设备和自动接触式引伸计。根据所需的计算，引伸计必须符合 ISO 9513 的 1 级或 2 级。诸如 2630 系列之类的夹持式引伸计是最常用的类型。这些设备可以提供极其准确和稳定的应变数据，并且通常比其他类型更便宜。它们需要足够坚固，以在高效测试实验室中生存，并吸收高容量金属试样断裂时的任何冲击（如果在测试期间未移除）。

诸如 AutoX750 之类的自动接触式设备具有可重复的夹紧力和放置位置的优势，这可以减少不同操作员手动放置夹持式引伸计之间的差异。自动接触式设备还可以适应多种标距长度，对于需要测试多种试样类型的用户来说，这具有成本效益。AutoX 的设计足够坚固，可以在整个测试过程中保持安装状态直至失效。然而，当与 Bluehill® Universal 软件结合使用时，AutoX750 可以设置为在试样失效前自动移除，以防止对刀刃造成任何过度磨损。

诸如 AVE3 自动视频引伸计之类的非接触式设备具有消除引伸计与试样物理接触所产生影响的优势。例如，如果测试试样非常薄（如包装金属），夹持式设备的重量会显著改变结果。用于将设备固定到脆弱试样上的刀刃也可能损坏试样并导致过早失效。此外，由于 AVE 不接触材料，因此在测试高容量材料时，引伸计不存在损坏或磨损的可能性。

测试软件

几乎所有现代测试机都配有预装软件，重要的是测试软件中的计算符合 ISO 6892-1 并与现有数据匹配。并非所有的软件包都是一样的，了解您选择的平台能够提供可靠的结果至关重要。

全球成千上万的客户依靠 Bluehill Universal 根据 ISO 6892-1 测试其材料。ISO 6892-1 测试所需的所有计算都已预先配置在 Bluehill Universal 中，但对于那些喜欢从头开始并构建自己的方法的用户，该界面使用户可以轻松地手动输入自己的计算。金属方法包还提供符合以下所有标准的预置方法：ASTM E8 / E8M、ASTM A370、ASTM A615、ASTM E646、ASTM E517、EN10002、ISO10113 和 ISO10275。

测试量

大多数根据 ISO 6892-1 进行测试的实验室需要定期测试大量试样。因此，任何可以提高吞吐量的方法都是有利的。幸运的是，有许多提高实验室测试吞吐量的选择。细微的软件修改可以减少重复性任务，一些夹具和引伸计可以减少设置时间并提高可重复性，从而减少重新测试的需求。最后，还可以选择完全自动化整个测试过程，这使得测试可以运行数小时而无需任何操作员干预。