来源：天氏库力 发布日期
2025-02-07 浏览：低温条件下金属材料的性能会发生严重的变化，温度越低，金属材料的强度会变高，但塑性会变差，产生由韧变脆的现象，所以研究材料的低温性能对于在低温环境中工作的材料的选择、失效分析安全评估都有至关重要的意义。低温拉伸测试指样品在-196℃ lt;10℃范围内金属拉伸，测定材料的大破坏力、抗拉强度、屈服强度、伸长率和收缩率等指标。因为其需要低温的测试环境，所以需要另外的低温装置。今天来给大家讲解一下相关知识点。
参考标准
金属材料低温拉伸试验按照GB/T13239-2006《金属材料低温拉伸试验方法》进行。
测试试样
低温拉伸试样尺寸如图2-31、2-32、2-33、2-34所示，其他要求与室温拉伸式样相同。
试验设备
1.万能材料试验机
试验机应符合GB/于16825.1的要求，准确度级别应为1级或优于1级，除非产品标准另作规定。
引伸计的准确度级别应符合GB/T12160的要求。测定上屈服强度、下屈服强度、规定塑性延伸强度的试验，应使用不低于1级准确度的引伸计。测定其他具有较大延伸率的性能，例如抗拉强度及断后伸长率，应使用不低于2级准确度的引伸计。
引伸计标距应不小于10mm,固定在试样平行长度的中间位置并沿着中心轴的方向。应优先采用能同时测定试样两侧面延伸的双面引伸计，测定屈服强度和规定强度性能时推荐 Le>L0/2 测定最大力或最大力之后的性能时推荐Le=L0，或近似等于L0。
为了使室温的波动对引伸计读数的影响降到最低，应防止引伸计超出冷却装置的任何部分受到空气气流的影响，尽可能保持室温温度的稳定性和试验机周围空气气流的平稳。
3.冷却装置
(1)一般要求
冷却装置应能将试样冷却到规定温度，并具有保温能力，应保证试验温度的稳定性和均匀性。
冷却方法一般有如下几种：
1）借助冷却装置（低温恒温器）
2）借助压缩气体膨胀（如 CO_2 或N2）冷却。
3）借助达到沸点时刻的液体（如液 N_2^2 或冷冻液（如酒精）的浸泡冷却。根据试验温度可选用表2-23中的冷却介质。当操作冷却介质的时候，测试人员应事先采取符合相关规定的安全防范措施。避免造成人员伤害，以及对测试仪器、试样的损坏。
(2) 温度测量装置
冷却介质或试样的温度用热电偶或其他适当的装置测量，选用适当类型和等级的热电偶对温度测量的准确性起重要作用。
温度测量装置的分辨力应该达到1℃或更好，其误差为在-40-10°C 范围应不超过±2C℃，在 -196-40℃范围应不超过±3℃。
(3) 允许的温度偏差
规定温度和指示温度之间允许的温度偏差不超过±3℃。试样标距两端温度差的绝对值应不超过3℃。
温度偏差的判定依据是：在试验过程中，力至少达到测定规定塑性伸长相应的试验力时所测定的温度变化。
(4) 温度测量系统的检验
温度测量系统包括：传感器和指示装置。在工作温度范围的检验周期不宜超过90d。如果检验记录显示系统性能的稳定性对测量的准确性影响很小，那么可以延长检验周期但不能超过一年，在检验报告中要记录温度测量系统的误差。
用于检验温度测量系统的仪器应能潮源到国家基准。
试验内容及结果表示
1.试样的冷却
试样冷却到规定温度，冷却时间的长短取决于试样的形状、尺寸、表面状况、材料本身的特性、夹具的质量及冷却介质的形式等。因此，通过预冷却试验决定冷却的时间。
冷却介质为液体时，对厚度或直径不大于5mm的试样，保温时间不少于5min;对厚度或直径大于5mm的试样，保温时间不少于10min。
冷却介质为气体时，对厚度或直径不大于5mm的试样，保温时间不少于10min;对厚度或直径大于5mm的试样，保温时间不少于15min。
在冷却过程中，除非有特殊的约定，温度不能超过规定温度的允许偏差范围。当试样达到规定温度时引伸计调零。
只有当引伸装置达到稳定状态后，加力才能开始。
2.温度的测量
在试样平行长度部分的表面测量其温度时，热电偶测量端应与试样的表面有良好的接触。当标距小于50mm,热电偶分别固定在平行长度部分的两端；当标距大于或等50mm,应在平行长度的两端及中间各固定一支热电偶。
如果试样浸泡在均匀的液体介质中，可以直接在液体中测定温度。
试验在液氮中进行则不需要测量温度,但要在试验报告中记录。
3.试验力
试验力的施加使试样应变增加,应采用连续(非阶梯式)的加载方式,没有冲击和颤动。应尽量使试样受轴向拉力的作用,将试样标距内可能受到的挠度和扭矩的影响降到最小。
除非产品标准另有规定,试样平行长度内的应变速率即为试验速率
(1) 测定上屈服强度时的试验速率
弹性范围内直至上服强度,应变速率应在0.00003-0.0003/s之间,并尽可能保持恒定,如果万能材料试验机不能测定或控制应变速率,可以通过控制试验机夹头的分离速率间接控制应力速率在6-60Pa/的范围。
(2) 测定下屈服强度时的试验速率
若仅测定下屈服强度,弹性范围内试验速率应符合测定上屈服强度时的试验速率的要求,在试样平行长度内的服阶段应变速率应在0.000030.0025/之间,并尽可能保持恒定。如果不能直接调节这一应变速率,应通过调节屈服即将开始前的应力速率来调整,在屈服完成之前不再调节试验机的控制。
(3) 同时测定上屈服强度和下屈服强度时的试验速率
同时测定上屈服强度和下屈服强度时的试验速率,应满足测定下屈服强度时的试验速率的要求。
(4)测定规定塑性延伸强度时的试验速率包括以下内容:
1)在弹性范围内的试验速率应符合测定上屈服强度时的试验速率的要求，
2)在塑性范围内直至达到规定塑性延伸强度为止,应变速率应在0.00003-
0.0025/s之间。
(5)测定抗拉强度时的试验速率在塑性范围内应变速率应不超过0.008/s。如果试验不包括服强度或规定塑性延伸强度的测定,试验速率可以达到塑性范围内允许的应变速率的最大值。
5,原始横截面积的测定
通过准确测量尺寸计算原始横截面积,并至少保留4位有效数字,测量尺寸的偏差不超过0.5%或±0.01mm,取其中大的值测量时建议按照表2-24选用量具或测量装置。
6.原始标距的标记
应尽量采用小标记、细画线或细墨线标记原始标距,但不得用可能引起过早试样断裂的缺口作标记。
无缺口敏感性的材料允许用小刻痕作标记。
对于比例式样,应将原始标距的计算值修约至最接近5mm的倍数,中间值向最大一方修约。原始标距的标记应准确到±1%。
如果平行长度比原始标距长许多,例如不经机加工的试样,可以标记一系列套叠的原始标记。
有时,可以在试样表面画一条平行于试样纵轴的线,并在线上标记原始标距。
7.低温拉伸性能的测定
断后伸长率A、规定塑性延伸强度R,、抗拉强度R、上屈服强度R、下屈服强度
R、断面收缩率Z的测定方法均与室温拉伸试验时相同。
8.试验结果数值的修约
试验测定的性能结果数值应按照相关产品标准的要求进行修约。如果未规定具体要求,应按照表2-25的要求进行修约。修约的方法按照GB/T8170。
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