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品線，公司有電子式和機械式兩種設備，用以幫助客戶進行金屬蠕變和持久性能試驗。圖為用戶現場試用三思泰捷設備。

原理：將試樣加熱至規定溫度，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.測定金屬如下力學性能：
a)  穩態蠕變速率
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

2.試驗設備及儀器
2.1  試驗機在使用范圍內（5%—100%）力值相對誤差應不大于±1.0%；示值相對變動 度應不大于 1.0%，試驗機上下夾頭拉桿之間的試驗力同軸度應不超過 10%。
2.2 蠕變變形測量儀器的量小分度值應不大于 1μm，誤差一般應不大于總蠕變伸長的
±1.0%。
2.3 測溫熱電偶應符合 JJG141、JJG351 或 JJG368 中Ⅱ級熱電偶要求。
2.4 溫度補償系統應使熱電偶冷端溫度保持恒定，允許偏差在 0.5℃之內。
2.5 溫度測量儀器的分辨率應在 0.5℃之內，誤差應不大于±1℃。
2.6 溫度控制及加熱裝置應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由有關雙方協商確定。

2.7 加熱爐均溫區一般應不小于試樣計算長度的 1.5 倍。

3 試驗過程
3.1 試驗室溫度一般應保持在 10℃～35℃之內；試驗室應遠離或隔離震源，室內嚴防震 動。
3.2 試驗前應對試樣表面及尺寸進行檢查，試樣表面不應有劃傷或缺陷。試樣的橫截面 尺寸應在計算長度內的兩端及中部測量，在每處相互垂直方向上各側一次，以計算的最 小橫截面為準。測量試樣截面尺寸的量具最小分度值應不大于 0.01mm。
3.3 計算長度等于或小于 50mm 的試樣，一般應在兩端各固定一支熱電偶，計算長度大 于 50mm 的試樣，應在兩端及中部各固定一支熱電偶。對于缺口試樣，應有一支熱電 偶固定于缺口處。熱電源工作端應緊貼試樣表面，并應防止爐壁熱輻射。
3.4 對于蠕變試驗，推薦使用雙面變形測量裝置，引伸計的結構和裝卡應能真實地反映 試樣軸線方向的伸長，并應避免變形讀數受室溫變化和氣流的影響。試驗前用適當增量 的力檢查引伸計裝卡質量，必要時對引伸計進行調整，使兩側變形讀數的平均值與任一 側讀數之差除以平均值的百分比不大于 15%。
3.5 試樣在加熱爐內不應受到非軸向力的作用。
3.6  升溫前，可對試樣施加初始力，此力值應不大于總試驗力的 10%，且應力不超過
10N/mm2。
3.7 將試樣加熱至規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，不應超過規定溫度上限。對于升溫及保溫時間應做記錄。
3.8 達到保溫時間后，平穩地施加試驗力。對于蠕變試驗，應將砝碼分成適當級數，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。但應避免由于低溫收縮而導致 試樣上的力超過規定值。當重新試驗時，達到規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 達到規定時間時，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 繼續測量滯彈變形，直至基本回復為上，見圖 8。
3.14 試驗機應定期按 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，應在試驗結束時檢定試驗機。

3.15 蠕變極限的測定 在四個以上適當的應力水平進行等溫蠕變試驗，建議每個應力水平做出三個數據，
在單對數或雙對數坐標上用作圖法或最小二乘法繪制出應力-蠕變伸長率或應力-穩態 蠕變速率關系曲線。用內插法或外推法求出蠕變極限。
3.16 持久強度極限的測定 在五個以上適當的應力水平進行等溫持久試驗，建議至少有三個應力水平每組做出三

個數據，在單對數或雙對數坐標上用作圖法或最小二乘法繪制出應力-斷裂時間曲線。 用內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“標記法”測定，但應保證測量誤差在 6.2
條規定范圍內。

4  試驗結果處理
4.1 當出現下列情況之一時，試驗結果無效，應補做試驗。試驗結果滿足材料技術條件 要求時除外。
4.1.1 試樣斷在標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 執行。
4.3 對所采用的外推方法應詳細地說明，外推出的穩態蠕變速率應不小于最低蠕變速率 的十分之一；外推出的時間應不大于最長試驗時間的十倍。外推時，對于材料在溫度、 應力及時間作用下的組織變化應予充分考慮。

5  試驗報告 試驗報告應包括如下內容：
a）本國家標準號；
b）試驗材料牌號、爐批號及規格；
c）試樣尺寸、形狀及編號；
d）試驗溫度；
e）試驗應力；
f） 試驗結果；
g）外推方法；
h）試驗日期；
i） 試驗中異常情況。