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钢铁材料力学性能检测知识一钢铁材料力学性能检验的取样与制样

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2014/07/04

私聊

试验机/硬度计

钢铁材料力学性能检测知识一

钢铁材料力学性能检验的取样与制样

钢铁材料力学性能检验首先遇到的是取样与制样问题。即要检验钢材的性能，那必须要取有代表性的样料，加工成标准要求的试样，这样的试样所检验出的结果才具有代表性、才具有可比对性。因此取样和制样是力学性能检验首先要解决的问题。

一、取样制样执行标准

钢铁产品的取样和制样执行的标准：

《GB/T 2975-1998钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备》和《GB/T 17505-1998钢及钢产品交货一般技术要求》

二、定义

在GB/T 2975-1998标准中对有关试样的概念作了几个定义：

1.试验单元（test unit）：根据产品标准或合同要求，以在抽样产品上所进行的试验为依据，一次接收或拒收产品的件数或吨数。

也就是我们在多少吨钢铁产品中抽样检验，在我们钢铁行业就是指轧制的批号，样当于一批钢由多少（钢板为块、棒材为捆、卷板为卷、线材为盘）、重量为吨组成。而我们抽样就是在一批产品上抽样。

此处的试验单元形成的规则一般在产品标准中有规定，如《GB700-2006碳素结构钢》中第7条检验规则中的7.2条：

钢材就成批验收，每批由同一牌号、同一炉号、同一质量等级、同一品种、同一尺寸、同一交货状态的钢材组成。每批重量就不大于60吨。

公称容量比较小的炼钢炉冶炼的钢轧成的钢材，同一冶炼、浇注和脱氧方法、不同炉吨、同一牌号的A级钢或B级钢，允许组成混合批，但每批各炉号碳含量之差不得大于0.02%，锰含量之差不得大于0.15%。

下表是我国部分钢材产品标准规定的编批重量规定

产品标准名称	产品标准号	编批重量规定（吨）
钢筋混泥土用钢第1部分：热轧光圆钢筋	GB 1499.1	≤60，超过60吨的每增加40吨增加一个拉力样和弯曲样
钢筋混泥土用钢第2部分：热轧带肋钢筋	GB 1499.2	≤60，超过60吨的每增加40吨增加一个拉力样和弯曲样
碳素结构钢	GB700	≤60
低合金高强度结构钢	GB1591	≤60
船体用结构钢	GB712	≤50
锅炉和压力容器用钢板	GB713	≤30
桥梁用结构钢	GB/T714	≤60
建筑结构用钢板	GB/T19879	≤60
优质碳素结构钢热轧厚钢板和钢带	GB/T711	≤60

为什么标准要作此规定：

我们钢材产品检验，只是一种抽验的方式，那所抽的样能否具有代表性很重要。因钢铁产品生产是流水线式的生产，其产品性能与钢的化学成分、轧制工艺密切相关。特别是轧制工艺在生产过程中是不断变化的，它在一定时间内处于相对稳定状态，此时所取样就能代表这一稳定时期所有钢材的性能，而另一段时间可能发生了变化，那就得另取样来代表那段时间的性能。

2.抽样产品（sample product）：检验、试验时，在试验单元中抽取的部分（例如：一块板）

3.试料（sample）：为了制备一个或必个试样，从抽样产品中切取足够量的材料。

4.样坯（rough specimen）：为了制备试样，经过机械处理或所需热处理后的试料。

5.试样（test piece）：经机械加工或未经机械加工后，具有合格尺寸且满足试验要求状态的样坯。

6.标准状态（reference condition）：试料、样坯划试样经热处理后以代表最终产品的状态。

三、取样

取样的一般要求：

1.取样必须在外形尺寸、表面质量合格的产品上切取。

2.取样的位置不同，其性能会有差异，因此，GBT 2975-1998标准在附A规定了取样位置，应严格按该规定执行。

3.取样量要足够，包括制备出各个项目的初试、复试样。

4.取样时，必须保证样料的可追溯性，保证始终能识别取样位置、方向。由于钢材产品的力学性能一般是各向异性，其方向对钢材的性能影响很大。所以在产品标准中都规定了试样方向。在所取样料上必须注明该样的牌号、钢级、炉号、批号、规格、取样的块号等。

5.现在生产现场的取样方式一般有三种：氧割法、剪切法和热锯法。这几种方法或多或少都将在样料上产生一定的应力（剪切为加工硬化、氧割法产生热应力），这些应力均将对钢材的性能产生影响，因此取样时必须留有足够的加工余量，以便于在制样过程中去除。而机加工方法是产生影响区最小的加工工艺。所以一般试样的加工最终都会采用机械加工方法，

标准附录B规定了各种取样方式加工余量的保留量。

6.取样后还要考虑样料的冷却与产品的冷却方式相同。一般来说，在钢材上取样均是钢材还在生产线上，此时钢材并没有完全冷却到室温，因此取样时样料也是具有一定的温度的，此时如样料的冷却与产品的冷却方式不一样，则检验出的结果仍然会出现差异，有时此差异还很大。如有的合金钢产品取样后，要求要缓慢冷却（有时是堆冷），此时为了冷却快而将样料放入水中加快冷却，则它的结果不代表产品的性能。

四、试料的状态

1.按产品标准规定，样料状态分为二种：交货状态和标准状态：

2.在交货状态下取样，有可以从二种条件下取：

一是产品成型和热处理完成之后取样；

二如在热处理之前取样，则试料应在与交货产品相同的技术优势条件下进行热处理后检验，如需要娇直试料时，就在冷状态下进行。

3. 在标准状态下取样时，应按产品标准或合同规定的生产阶段取样，如必须对度工业产品娇直，可在热处理之前进行热加工或冷加工，热加工温度应低于最终热处理温度。

对热处理前的机加工：当热处理要求试料尺寸较小时，产品标准应规定样坯的尺寸及加工方法；样坯的热处理应按产品标准或合同要求进行。

此条主要说明以下3点：

①是直接在交货状态下取样；

②二是取样后，样料需要先进行热处理后再进行加工；

③三是取样后，先对样料进行加工成样坯，再进行热处理，最后再加工至试样。

五、制样

各种检验的试样制备均按相应的国家试验标准中的规定执行，必须注意以下几点：

1.钢材的检验项目、取样数量、取样方法、试样方向和试验方法均在产品标准中作了规定。

如《GB700-2006碳素结构钢》中第6条作了如下的规定：

2.试样的尺寸、表面质量、尺寸公差和形状公差等均在相应的国家标准中有规定。

3.试样的制备应避免由于机加工使钢表面产生加工硬化及过热而改变力学性能。

4.加工过程和加工好的试样，必须具有可追溯性，特别对于冲击试样这种较小的试样，必须要有相应的规定使其代表很多信息：

①表示钢板的轧制面，

②表面冲击试样的方向

③区别一般冲击与时效冲击

GB/T17505-1998《钢及钢产品交货一般技术要求》是从钢材的生产工艺、加工商或中间商的供货、要求、检验和试验、分类和再加工、标志和异议等方面作了较全面的规定。是对钢材产品交货的一个总要求。

当遇到用户提出钢材产品的性能质量异议时，我们与用户就要用此标准、产品标准、试验方法标准进行协商处理。

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