Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 197:1985

Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 197:1985 về Kim loại - Phương pháp thử kéo thế cho TCVN 197:1966 và áp dụng cho việc thử kéo tĩnh các mẫu kim loại ở nhiệt độ 20 ± 150C để xác định các đặc trưng cơ học (trừ các thép tấm có chiều dày nhỏ hơn 0,5mm và các thép có đường kính nhỏ hơn 3mm).

TIÊU CHUẨN VIỆT NAM TCVN 197:1985 KIM LOẠI - PHƯƠNG PHÁP THỬ KÉO Metals - Method of tractional test Tiêu chuẩn thay cho TCVN 197: 1966 áp dụng cho việc thử kéo tĩnh mẫu kim loại nhiệt độ 20 ± 150C để xác định đặc trưng học (trừ thép có chiều dày nhỏ 0,5mm thép có đường kính nhỏ 3mm); - Giới hạn tỷ lệ (quy ước); - Giới hạn chảy (vật lí); - Giới hạn chảy (quy ước); - Giới hạn bền trước đứt; - Giới hạn bền thực sau đứt; - Độ dãn dài tương đối sau dứt; - Độ thắt tương đối sau đứt v.v Tiêu chuẩn hoàn toàn phù hợp với ST SEV 471: 1977 I THUẬT NGỮ, KÍ HIỆU VÀ ĐỊNH NGHĨA Thuật ngữ Ký hiệu quy ước Đơn vị Định nghĩa Chiều dài phần làm việc ban đầu mẫu L mm Chiều dài phần mẫu có diện tích cắt ngang khơng đổi Chiều dài tính tốn ban đầu mẫu Lo mm Chiều dài phần mẫu để tính độ dãn dài Chiều dài tính tốn sau đứt mẫu L1 mm Chiều dài phần mẫu để tính độ dãn dài sau đứt Đường kính ban đầu phần làm việc mẫu mm Đường kính nhỏ mẫu sau đứt d1 mm Chiều dày ban đầu phần làm việc mẫu có mặt cắt ngang hình chữ nhật ao mm Chiều rộng ban đầu phần làm việc mẫu có mặt cắt ngang hình chữ nhật bo mm Diện tích mặt cắt ngang ban đầu, phần làm việc mẫu Fo mm2 Diện tích mặt cắt ngang nhỏ mẫu sau đứt F1 mm2 10 Chiều dài ban đầu mẫu có mặt cắt ngang hình chữ nhật Lo 11 Biến dạng dài tuyệt đối mẫu sau đứt ∆L Chiều dài có mặt cắt ngang khơng đổi mm Giá trị hiệu số L1 Lo 12 Lực kéo dọc trục P N Lực kéo theo phương trùng với trục mẫu 13 Ứng suất pháp tuyến quy ước σz N/mm2 Giá trị tỷ số lực P diện tích F 14 Ứng suất pháp tuyến thực thời điểm xác định σt N/mm2 Giá trị tỷ số lực P diện tích mặt cắt ngang thời điểm xác định 15 Giới hạn tỷ lệ quy ước σtl N/mm2 Giá trị ứng suất tương ứng với điểm có lực kéo Ptl tang góc tạo tiếp tuyến đồ thị P - A1 với trục lực kéo tăng lên 50% so với tang góc phần đàn hồi 16 Giới hạn chảy vật lý σch N/mm2 Giá trị ứng suất mẫu tương ứng với thời điểm biến dạng dẻo khơng có tăng hay giảm tải trọng rõ rệt Hình 17 Giới hạn chảy tr ch N/mm2 Giá trị ứng suất xuất chảy mẫu Hình Hình 18 Giới hạn chảy σđch N/mm2 Giá trị ứng suất tương ứng với tải trọng giai đoạn mà chảy mẫu khơng tăng hay giảm rõ rệt (hình 2) 19 Giới hạn chảy quy ước với giả thiết theo đại lượng biến dạng dẻo tăng tải σtch N/mm2 Giá trị ứng suất biến dạng đạt đến đại lượng cho trước biểu thị % chiều dài tính tốn ban đầu mẫu chiều dài tính tốn ten-sơ-mét (hình 4) Đại lượng cho trước phải đưa vào số ký hiệu, ví dụ: σ0,2 20 Giới hạn chảy quy ước theo giả thiết đại lượng biến dạng dư hạ tải h ch N/mm N/mm Hình σ Giá trị ứng suất tương ứng để sau hạ tải mẫu giữ lại độ dãn dài dư cho trước biểu thị theo % chiều dài tính tốn ban đầu ten-sơ-mét (hình 5) Hình 21 Giới hạn chảy tác dụng tải trọng với giả thiết theo đại lượng biến dạng toàn phần tăng tải σ ch Giá trị ứng suất độ dãn dài mẫu đạt đến giá trị cho biểu thị % chiều dài tính tốn ban đầu chiều dài tính tốn theo ten-sơmét (hình 6) Đại lượng cho phải đưa vào số, ví dụ: σ0,5 Hình 22 Giá trị độ bền tức thời σb N/mm Giá trị ứng suất tương ứng với lực kéo lớn trước mẫu đứt (Pmax/Fo) 23 Giới hạn bền đứt đ b N/mm2 Giá trị ứng suất xác định tỷ số lực kéo phá hỏng diện tích mặt cắt ngang nhỏ mẫu sau đứt 24 Độ dãn tương đối sau mẫu đứt % N/mm2 Tỷ số độ dãn dài tuyệt đối mẫu sau đứt với chiều dài tính tốn ban đầu: % 25 Độ thắt tương đối sau đứt % L1 Lo Lo 100% Tỷ số độ thắt tuyệt đối mẫu sau đứt với diện tích mặt cắt ngang ban đầu: % Fo F1 Fo 100% Bản chất phương pháp Thử kéo mẫu với tốc độ phù hợp mẫu bị phá hỏng để xác định hay nhiều đặc trưng học vật liệu cách xác Mẫu thử 3.1 Mẫu thử mẫu có mặt cắt ngang tròn, vng chữ nhật, ví dụ hình dạng hình 7a, b Hình 7a Hình 7b 3.2 Chiều dài tính tốn mẫu là: Lo 5,65 Fo L o 11,3 Fo 3.2.1 Các mẫu cắt từ kim loại có chiều dày từ 0,5 đến 3mm, kích thước mẫu quy định bảng Bảng Chiều dày mẫu Chiều rộng mẫu Chiều dài tính tốn Từ 0,5 đến 12,5 50 Lớn đến 20,5 80 3.3.2 Cho phép sử dụng mẫu có chiều dài tính tốn khác có giá trị đưa tiêu chuẩn kim loại 3.3 Sai lệch giới hạn cho phép kích thước phần làm việc mẫu hình trụ quy định bảng mẫu có mặt cắt ngang hình chữ nhật bảng Nếu mẫu chế tạo phù hợp với giới hạn bảng khơng phải đo đạc kích thước mẫu trước thử Bảng Đường kính danh nghĩa phần làm việc mẫu Sai lệch giới hạn đường kính Hiệu số giới hạn đường kính lớn nhỏ theo chiều dài làm việc mẫu Đến 10 ± 0,1 0,03 Lớn 10 đến 20 ± 0,2 0,04 Lớn 20 ± 0,25 0,05 Bảng Chiều dài danh nghĩa phần làm việc mẫu Sai lệch giới hạn chiều rộng Hiệu số giới hạn chiều rộng lớn nhỏ theo chiều dài làm việc mẫu Đến 10 ± 0,1 0,05 Lớn 10 đến 15 ± 0,2 0,106 Lớn 15 đến 20 ± 0,3 0,15 Lớn 20 đến 30 ± 0,5 0,20 Bảng Tên kích thước Kích thước danh Sai lệch giới hạn Sai lệch giới hạn mẫu nghĩa kích thước dáng Đường kính làm việc mẫu Lớn đến - 0,06 0,03 Lớn đến 10 - 0,075 0,04 Lớn 10 đến 18 - 0,09 0,04 Lớn 18 đến 30 - 0,105 0,05 Các kích thước mặt cắt ngang mẫu chữ nhật gia cơng bốn phía Lớn đến Như mẫu có mặt cắt ngang tròn Lớn đến 10 Lớn 10 đến 18 Lớn 18 đến 30 Các kích thước mặt cắt ngang mẫu chữ nhật khơng gia cơng hai phía Lớn đến 0,18 Lớn đến 10 0,22 Lớn 10 đến 18 0,27 Lớn 18 đến 30 0,33 Lớn 30 đến 50 0,39 3.3.1 Tỉ số chiều rộng chiều dày mẫu có mặt cắt ngang hình chữ nhật theo kích thước mẫu Nếu chiều dài lớn 3mm tỉ lệ 8: 3.3.2 Hình dáng kích thước đầu cuối mẫu hình dạng kích thước phần kẹp vào máy thử cần phù hợp với tiêu chuẩn ngàm cạp máy thử Phải có góc lượn chỗ chuyển tiếp phần làm việc phần kẹp vào ngàm cặp 3.4 Chiều dài làm việc mẫu phải nằm giới hạn: - Đối với mẫu hình trụ từ L0 + 0,5d0 đến L0 + 2d0 - Đối với mẫu có mặt cắt hình chữ nhật có chiều dày lớn mm từ L o 1,5 Fo đến L o 1,5 Fo - Đối với mẫu có mặt cắt ngang hình chữ nhật có chiều dày nhỏ 5mm từ L +0,5b đến L0 +2b0 Khi thử tải trọng, chiều dài làm việc mẫu phẳng có chiều dày nhỏ 3mm mẫu hình trụ chọn giới hạn lớn nhất, mẫu phẳng có chiều dày lớn mm L o 1,5 Fo 3.5 Mẫu thử gia công máy cắt kim loại Nhám bề mặt phần làm việc mẫu hình trụ phải là: Ra ≤ 0,63μm, mẫu phẳng Ra ≤ 2,5μm theo TCVN 2511: 1978 3.6 Mẫu thử phẳng từ kim loại cán, đúc phơi loại khác có bề mặt ban đầu mẫu phải dũa cạnh dũa mịn 3.7 Chiều dài tính tốn ban đầu mẫu giới hạn hai vạch với độ xác đến 1% tính tốn độ dãn dài cần vạch phần làm việc mẫu khoảng 5mm hay 10mm vạch nông hay bút chì 3.8 Chiều dài tính tốn ban đầu sau đứt mẫu đo với độ sai lệch đến 0,1mm 3.9 Đo kích thước mẫu sau đứt phải đạt độ xác đến 0,1 mm 3.10 Đo kích thước mẫu trước thử cần thực vị trí, vị trí lần Kích thước mặt cắt ngang lấy giá trị trung bình cộng trị số đo vị trí hai đầu phần làm việc mẫu Thiết bị thử 4.1 Thử kéo tiến hành máy vạn hay chuyên dùng có độ xác tương ứng với tài liệu 4.2 Máy cần đảm bảo độ tâm tin cậy cặp mẫu Lực kéo phải tăng Tốc độ kéo phải giới hạn cho phép điều kiện thử, giảm tải từ từ 4.3 Hệ số máy – mẫu phải có độ đặc trưng đàn hồi K, chọn tốc độ đặt tải phải kể đến đặc trưng K tiêu chuẩn sản phẩm kim loại có dẫn riêng Tiến hành thử xử lí kết 5.1 Giới hạn chảy vật lí σch xác định qua kim lực máy trình thử đồ thị kéo nhận thử 5.2 Giới hạn chảy σtrch σdch xác định đồ thị kéo nhận thử với điều kiện tỉ lệ biểu đồ đảm bảo 1mm trục tung tương ứng với ứng suất mẫu không vượt 10N/mm2 Các giá trị tương ứng với điểm chảy cao ban đầu thấp giai đoạn chảy mà lực không tăng hay giảm rõ rệt thể đồ thị Các giá trị xác định trực kim thị phận đo lực, tương ứng điểm dừng kim lực điểm dừng thấp trước giai đoạn chảy mà lực không tăng hay giảm rõ rệt 5.3 Khi xác định giới hạn chảy σ ch, σtrch, σdch tốc độ biến dạng tương đối phải phù hợp với đặc trưng đàn hồi K hệ máy – mẫu giới hạn từ 0,00025 đến 0,0025 l/giây phù hợp với tiêu chuẩn sản phẩm kim loại hay văn kỹ thuật tương tự 5.4 Nếu tốc độ biến dạng tương đối miền chạy khơng xác định cách trực tiếp điều chỉnh máy thử để chỉnh tốc độ đặt tải đầu giai đoạn chảy Tốc độ phải khoảng đến 30 N/mm giây Tốc độ phải có tính đến đặc trưng K xác định theo bảng 6, 5.5 Giới hạn chảy quy ước σ tch xác định phương pháp họa đồ theo đồ thị kéo nhờ ten-sơ- mét trình đăng tải - Khi xác định phương pháp họa đồ (hình 4), việc tính giá trị biến dạng dẻo xuất phát từ chiều dài phần làm việc mẫu Sau phóng đại cách tỉ lệ giá trị tìm tỉ lệ xích đồ thị, đặt đoạn dài nhận lên trục hoành phía phải điểm O, vạch đường thẳng song song với OA Tung độ giao điểm C đường thẳng song song với đường cong giá giới hạn chảy quy ước theo giả thiết đại lượng biến dạng dư - Khi sử dụng ten-sơ-mét sai số ten-sơ-mét không vượt 5% giá trị biến dạng dài đo - Khi xác định giá trị σtch tỉ lệ xích trục biến dạng khơng nhỏ 10: thử trọng tải không nhỏ 50: 5.6 Giới hạn chảy quy ước σ tch xác định phương pháp đặt tải bỏ tải liên tiếp (hình 5), sau đặt mẫu vào ngàm máy: tăng lực để mẫu chịu ứng suất σ không 10% giới hạn chảy σhch (xác định ten-sơ- mét), sau mẫu chịu tải σ z = Giữ lực từ giây đến giây hạ tải ứng suất σ Bắt đầu từ giá trị ứng xuất tương ứng 70 - 80% σhch mẫu lại chịu tải Trong trình tăng tải bỏ tải: phải tiến hành đo để xác định biến dạng đủ hạ tải đến ứng xuất σ0 Thử dừng lại biến dạng dư bắt đầu vượt đại lượng đo tải tương ứng với giới hạn chảy gây nên Nếu cần phải làm sáng tỏ giá trị tính tốn xác định đặc trưng cho phép sử dụng phương pháp tuyến tính hóa đường hyperbon 5.7 Giới hạn chảy tác dụng tải trọng với giả thiết theo đại lượng biến dạng toàn phần tăng tải xác định phương pháp đồ thị theo sơ đồ kéo hay nhờ ten-sơ-mét trình chịu lực Khi xác định phương pháp đồ thị (hình 6), đại lượng tính theo giá trị biến dạng toàn phần, xuất phát từ chiều dài làm việc mẫu, tăng tỉ lệ giá trị tìm tỉ lệ xích đồ thị từ điểm tương ứng trục hồnh tiến hành vẽ đường thẳng song song với trục tung Tung độ giao điểm đường với đường cong tải trọng tương ứng với giá trị giới hạn hay phải tìm 5.8 Khi xác định giới hạn chảy σ dch vào σdch, tốc độ đặt tải phải giới hạn từ 530N/mm2 giây theo tiêu chuẩn sản phẩm kim loại khác 5.9 Khi xác định giá trị độ bền tức thời σ b tải trọng tăng từ từ mẫu đứt Giá trị tải trọng trước mẫu đứt tương ứng với độ bền tức thời mẫu Tốc độ bị biến dạng tương đối ngồi giới hạn chảy khơng q (2 ± 10) phần trăm chiều dài tính tốn mẫu phút, Nếu tiêu chuẩn kim loại khơng có tiêu khác 5.10 Để tính chiều dài lính tốn mẫu sau đứt L 1, ghép chặt hai phần bị đứt cho trục chúng nằm đường thẳng Nếu chỗ đứt có khe hở kim loại bị vỡ hay ngun nhân khác phải tính khe hở Chiều dài tính tốn mẫu sau đứt tính sau: 5.10.1 Trong trường hợp khoảng cách từ chỗ đứt để vạch giới hạn chiều dài tính tốn gần khơng bé 1/3 L0 tính L0 cách đo khoảng cách hai vạch giới hạn chiều dài tính tốn 5.10.2 Trường hợp khơng với điều 5.10.1 nói (khoảng cách hay bé 1/3 b0) phải chuyển chỗ đứt mẫu - Gọi N số khoảng chia chiều dài tính tốn L0 (trước thử) - Sau thử, đánh dấu A vạch cuối phần ngắn mẫu thử đứt, phần bên mẫu thử đứt Đánh dấu B vạch cho khoảng cách từ B đến chỗ đứt gần nhỏ vạch khoảng cách từ A đến chỗ đứt - Gọi n số khoảng chia từ A đến B, chiều dài tính tốn sau đứt L tính sau: a) Nếu (N - n) số chẵn (hình 8) đo khoảng cách A B, từ B đến vạch C vạch N n cách B đoạn khoảng chia a) Hình Ta có L1 = AB + 2BC b) Nếu (N-n) số lẻ (hình 9), khoảng cách điểm A B đến vạch C’ C” cho: BC' N n khoảng chia BC" N n khoảng chia Ta có: L1 = AB + BC’ + BC” Hình Trong trường hợp, chỗ đứt 1/3 chiều dài mẫu tính tốn khơng cho độ dãn dài tương đối nhỏ cần thiết để thử lại 5.11 Mẫu đứt ngồi giới hạn, chiều dài tính tốn phải làm lại phép thử khác 5.12 Để tính độ thắt tương đối sau đứt mẫu mặt cắt ngang tròn, cần đường kính nhỏ chỗ đứt d1, theo hai phương vng góc với Tính diện tích mặt cắt ngang F theo giá trị trung bình số liệu đo 5.13 Tính diện tích F1 mặt cắt ngang chỗ đứt với mẫu dẹt (hình 10) theo cơng thức sau: F1 = 0,25(n + ao)(m + bo) Trong m n chiều rộng chiều dày mặt cắt ngang chỗ đứt Hình 10 5.14 Mẫu đứt ngồi giới hạn hai đầu cuối mẫu thử việc tính độ thắt tương đối không thực hiện, phải làm lại phép thử khác 5.15 Làm tròn số nguyên kết tính tốn theo bảng sau: Bảng Kích thước tính mm Đặc trưng học Đơn vị đo Giới hạn giá trị Làm tròn số nguyên đến σz, σtl, σdch, σtrch, σtth, σtch, σhch, σtpch N/mm2 đến 1000 đến 1,0 lớn 1000 đến 10,0 , % Không giới hạn đến 1,0 5.16 Sự thử coi khơng có giá trị phát thiếu sót q trình thử Biên thử Trong biên thử cần ghi rõ - Mác kim loại - Số hiệu mẫu; - Hình dáng, chiều dài tính tốn ban đầu L0 kích thước mẫu trước thử, sau thử - Tốc độ đặt tải biến dạng tương đối tải trọng tương ứng đặc trưng học xác định; - Cần phải có điều ghi rõ sai sót xuất q trình tiến hành thử - Ghi rõ họ, tên, chức vụ chữ ký người tiến hành xử lý kết thử Bảng Các giá trị tốc độ đặt tải ban đầu để xác định giới hạn chảy vật lý với điều kiện tốc độ biến dạng dẻo không vượt 0,0025l/giây, kiểm tra trực tiếp Tốc độ đặt tải lớn giai đoạn đàn hồi N/mm giây Kích thước mẫu d, L, Fo, mm mm mm2 Độ mềm K (mm/N) 2.10 4.10 6.10 8.10 1.10 1,5.104 2.104 2,5.104 3.104 3,5.104 4.104 4,5.104 5.104 33,68 214 1000 24,5 13 8,8 6,6 5,3 3,5 2,7 2,1 1,8 1,5 1,3 1,2 1,1 18,2 12,3 9,3 7,4 5,0 3,8 3,0 2,5 2,0 1,9 1,7 1,5 25,23 151 500 30 22,57 135 400 - 20,3 13,7 10,3 8,3 5,0 4,2 3,4 2,8 2,4 2,5 1,9 1,7 20,00 120 314,2 - 22,8 15,4 11,7 9,4 6,3 4,7 3,8 3,2 2,7 2,4 2,2 1,9 15,98 96 - 28,3 19,2 14,8 11,7 7,9 5,9 4,8 4,0 3,4 3,0 2,7 2,4 14 200 84 153,9 - 36 21,8 16,5 13,3 8,9 6,7 5,4 4,5 3,9 3,4 2,7 13,8 83 150 - - 22,1 16,7 13,5 9,1 6,9 5,5 4,6 3,9 3,4 3,1 2,8 11,28 88 100 - - 28,6 20,4 16,5 11,1 8,4 6,7 5,6 4,8 4,2 3,3 3,4 80 78,5 - - 30 22,8 18,4 12,4 9,4 7,5 6,3 5,4 4,7 4,2 3,8 - - - 28,3 22,9 15,5 11,7 9,4 7,8 6,8 5,8 5,3 4,8 - - - 30 25,9 17,6 13,3 10,7 8,9 7,7 6,7 6,0 5,4 - - - - 30 21,7 16,5 13,3 11,1 9,5 8,4 7,4 6,7 30 19,6 - - - - - 24,3 18,1 14,9 12,4 10,7 9,4 8,4 7,5 3,99 24 12,5 - - - - - 30 22,8 18,5 15,5 13,4 11,7 10,5 9,4 - - - - - 30 28,8 24,2 20,3 17,5 15,4 13,7 12,4 10 7,98 48 42 38,5 5,64 34 50 18 25 7,1 Đồ thị xác định tốc độ đặt tải có kể đến đặc trưng K V’pNp Vp - Tốc độ biến dạng sau giới hạn chảy Vc - Tốc độ biến dạng trước giới hạn chảy  ... đối ngồi giới hạn chảy khơng (2 ± 10) phần trăm chiều dài tính toán mẫu phút, Nếu tiêu chuẩn kim loại khơng có tiêu khác 5.10 Để tính chiều dài lính tốn mẫu sau đứt L 1, ghép chặt hai phần bị... 3.3.2 Hình dáng kích thước đầu cuối mẫu hình dạng kích thước phần kẹp vào máy thử cần phù hợp với tiêu chuẩn ngàm cạp máy thử Phải có góc lượn chỗ chuyển tiếp phần làm việc phần kẹp vào ngàm cặp 3.4... 4.3 Hệ số máy – mẫu phải có độ đặc trưng đàn hồi K, chọn tốc độ đặt tải phải kể đến đặc trưng K tiêu chuẩn sản phẩm kim loại có dẫn riêng Tiến hành thử xử lí kết 5.1 Giới hạn chảy vật lí σch xác