金屬高溫蠕變及持久試驗 GB/T 2039-1997

蠕變持久試驗機是三思泰捷的重要產(chǎn)品線，公司有電子式和機械式兩種設(shè)備，用以幫助客戶進行金屬蠕變和持久性能試驗。圖為用戶現(xiàn)場試用三思泰捷設(shè)備。

原理：將試樣加熱至規(guī)定溫度，沿試樣軸線方向施加拉伸力并保持恒定，將試樣拉至規(guī)定變形量或斷裂，測定其蠕變和持久性能。

1.測定金屬如下力學(xué)性能：
a)  穩(wěn)態(tài)蠕變速率
b)  蠕變極限
c)  蠕變伸長率
d)  持久斷裂時間
e)  持久強度極限
f)  持久斷后伸長率及斷面收縮率
g)  持久缺口敏感系數(shù)

2.試驗設(shè)備及儀器
2.1  試驗機在使用范圍內(nèi)（5%—100%）力值相對誤差應(yīng)不大于±1.0%；示值相對變動 度應(yīng)不大于 1.0%，試驗機上下夾頭拉桿之間的試驗力同軸度應(yīng)不超過 10%。
2.2 蠕變變形測量儀器的量小分度值應(yīng)不大于 1μm，誤差一般應(yīng)不大于總?cè)渥兩扉L的
±1.0%。
2.3 測溫?zé)犭娕紤?yīng)符合 JJG141、JJG351 或 JJG368 中Ⅱ級熱電偶要求。
2.4 溫度補償系統(tǒng)應(yīng)使熱電偶冷端溫度保持恒定，允許偏差在 0.5℃之內(nèi)。
2.5 溫度測量儀器的分辨率應(yīng)在 0.5℃之內(nèi)，誤差應(yīng)不大于±1℃。
2.6 溫度控制及加熱裝置應(yīng)保證在試驗期間溫度符合表 3 要求。

表 3  試驗溫度的偏差和梯度 ℃

試驗溫度 溫度偏差 溫度梯度
＜900           ±3           3
900～1100   ±4           4
注
1） 溫度梯度：試驗中任一瞬間試樣所有被測點溫度的最高值與最低值之差。
2 ）試驗溫度應(yīng)包括對熱電偶及測量儀器誤差的修正。
3 ）對于溫度超過 1100℃的試驗，溫度偏差及溫度梯度應(yīng)由有關(guān)雙方協(xié)商確定。

2.7 加熱爐均溫區(qū)一般應(yīng)不小于試樣計算長度的 1.5 倍。

3 試驗過程
3.1 試驗室溫度一般應(yīng)保持在 10℃～35℃之內(nèi)；試驗室應(yīng)遠(yuǎn)離或隔離震源，室內(nèi)嚴(yán)防震 動。
3.2 試驗前應(yīng)對試樣表面及尺寸進行檢查，試樣表面不應(yīng)有劃傷或缺陷。試樣的橫截面 尺寸應(yīng)在計算長度內(nèi)的兩端及中部測量，在每處相互垂直方向上各側(cè)一次，以計算的最 小橫截面為準(zhǔn)。測量試樣截面尺寸的量具最小分度值應(yīng)不大于 0.01mm。
3.3 計算長度等于或小于 50mm 的試樣，一般應(yīng)在兩端各固定一支熱電偶，計算長度大 于 50mm 的試樣，應(yīng)在兩端及中部各固定一支熱電偶。對于缺口試樣，應(yīng)有一支熱電 偶固定于缺口處。熱電源工作端應(yīng)緊貼試樣表面，并應(yīng)防止?fàn)t壁熱輻射。
3.4 對于蠕變試驗，推薦使用雙面變形測量裝置，引伸計的結(jié)構(gòu)和裝卡應(yīng)能真實地反映 試樣軸線方向的伸長，并應(yīng)避免變形讀數(shù)受室溫變化和氣流的影響。試驗前用適當(dāng)增量 的力檢查引伸計裝卡質(zhì)量，必要時對引伸計進行調(diào)整，使兩側(cè)變形讀數(shù)的平均值與任一 側(cè)讀數(shù)之差除以平均值的百分比不大于 15%。
3.5 試樣在加熱爐內(nèi)不應(yīng)受到非軸向力的作用。
3.6  升溫前，可對試樣施加初始力，此力值應(yīng)不大于總試驗力的 10%，且應(yīng)力不超過
10N/mm2。
3.7 將試樣加熱至規(guī)定溫度的時間一般為 2h~8h，溫度保持時間在 1h~24h。在升溫及保 溫期間，不應(yīng)超過規(guī)定溫度上限。對于升溫及保溫時間應(yīng)做記錄。
3.8 達(dá)到保溫時間后，平穩(wěn)地施加試驗力。對于蠕變試驗，應(yīng)將砝碼分成適當(dāng)級數(shù)，記 錄施加每級力的變形值，在力一伸長曲線上求得彈性變形及超始塑性變形值，見圖 7。
3.9 建議對試驗溫度自動記錄，溫度測量間隔應(yīng)保證在整個試驗期間溫度符合 6.6 條要

求。
3.10 蠕變變形的記錄應(yīng)保證明確地繪出蠕變曲線。
3.11 試驗中因故中途停試時，建議在試樣上保持試驗力。但應(yīng)避免由于低溫收縮而導(dǎo)致 試樣上的力超過規(guī)定值。當(dāng)重新試驗時，達(dá)到規(guī)定溫度并保溫度并保溫后開始記錄。
3.12 建議試驗累積時間用誤差不大于±0.2%的計時器自動記錄。
3.13 達(dá)到規(guī)定時間時，對于不能采用分級加力記錄變形的蠕變試驗，卸除主試驗力后要 繼續(xù)測量滯彈變形，直至基本回復(fù)為上，見圖 8。
3.14 試驗機應(yīng)定期按 JJG276 進行檢定，檢定周期一般為一年，對于超過一年的長時間 試驗，應(yīng)在試驗結(jié)束時檢定試驗機。

3.15 蠕變極限的測定 在四個以上適當(dāng)?shù)膽?yīng)力水平進行等溫蠕變試驗，建議每個應(yīng)力水平做出三個數(shù)據(jù)，
在單對數(shù)或雙對數(shù)坐標(biāo)上用作圖法或最小二乘法繪制出應(yīng)力-蠕變伸長率或應(yīng)力-穩(wěn)態(tài) 蠕變速率關(guān)系曲線。用內(nèi)插法或外推法求出蠕變極限。
3.16 持久強度極限的測定 在五個以上適當(dāng)?shù)膽?yīng)力水平進行等溫持久試驗，建議至少有三個應(yīng)力水平每組做出三

個數(shù)據(jù)，在單對數(shù)或雙對數(shù)坐標(biāo)上用作圖法或最小二乘法繪制出應(yīng)力-斷裂時間曲線。 用內(nèi)插法或外推法求出持久強度極限。
3.17 蠕變或持久強度極限與溫度的關(guān)系至少用三個溫度確定。
3.18 對只要求蠕變塑性伸長率的試驗，可用“標(biāo)記法”測定，但應(yīng)保證測量誤差在 6.2
條規(guī)定范圍內(nèi)。

4  試驗結(jié)果處理
4.1 當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時，試驗結(jié)果無效，應(yīng)補做試驗。試驗結(jié)果滿足材料技術(shù)條件 要求時除外。
4.1.1 試樣斷在標(biāo)記上或計算長度之外。
4.1.2 試樣斷口處有明顯缺陷。
4.1.3 溫度超過規(guī)定范圍上限或試樣受力異常。
4.2 持久斷后伸長率及斷面收縮率修約間隔為 1%，修約方法按 GB8170 執(zhí)行。
4.3 對所采用的外推方法應(yīng)詳細(xì)地說明，外推出的穩(wěn)態(tài)蠕變速率應(yīng)不小于最低蠕變速率 的十分之一；外推出的時間應(yīng)不大于最長試驗時間的十倍。外推時，對于材料在溫度、 應(yīng)力及時間作用下的組織變化應(yīng)予充分考慮。

5  試驗報告 試驗報告應(yīng)包括如下內(nèi)容：
a）本國家標(biāo)準(zhǔn)號；
b）試驗材料牌號、爐批號及規(guī)格；
c）試樣尺寸、形狀及編號；
d）試驗溫度；
e）試驗應(yīng)力；
f） 試驗結(jié)果；
g）外推方法；
h）試驗日期；
i） 試驗中異常情況。