ГОСТ 22706-77

 

МЕТАЛЛЫ

МЕТОД ИСПЫТАНИЯ НА РАСТЯЖЕНИЕ ПРИ ТЕМПЕРАТУРАХ
ОТ МИНУС 100 ДО МИНУС 269 °С

 

 

 

ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ

МОСКВА

 

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Дата введения 01.01.79

Настоящий стандарт распространяется на черные и цветные металлы, сплавы и изделия из них и устанавливает метод статического испытания на растяжение для определения при температурах от минус 100 до минус 269 °С следующих механических характеристик:

- предела пропорциональности;

- предела упругости;

- предела текучести физического;

- предела текучести условного;

- временного сопротивления;

- относительного равномерного удлинения;

- относительного удлинения после разрыва;

- относительного сужения поперечного сечения после разрыва.

Стандарт не устанавливает метод статического испытания на растяжение проволоки, труб, листового металла и ленты толщиной менее 0,5 мм.

Обозначения, понятия и определения приведены в приложении 1.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

1. ОТБОР ПРОБ И ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОБРАЗЦОВ

1.1. Пробу для образцов вырезают любым способом, предусматривая припуски на зону металла с измененными свойствами при нагреве или наклепке.

Места и направления вырезки проб (заготовок) для образцов, их количество и величины припусков при вырезке должны быть указаны в нормативно-технической документации на правила отбора проб или на металлопродукцию.

1.2. Для испытаний на растяжение применяют цилиндрические образцы с начальным диаметром рабочей части от 3 мм и более и плоские образцы с начальной толщиной 0,5 мм и более и с начальной расчетной длиной или . Размеры образцов приведены в приложениях 2 и 3.

Образцы с начальной расчетной длиной  называют короткими, образцы с  - длинными. Применение коротких образцов предпочтительнее.

1.1, 1.2. (Измененная редакция, Изм. № 1).

1.3. Форма и размеры головок плоских и цилиндрических образцов, а также размеры переходных частей от головок образца к его рабочей части не являются обязательными, а определяются способом крепления образцов в захватах машины и свойствами испытуемого материала (черт. 1 - 3, табл. 1 - 3 приложения 2 и черт. 1 - 3 приложения 3). Форма головки образца и конструкция захватного приспособления должны обеспечить центрирование образца в процессе испытаний и не допускать смятия опорных поверхностей, проскальзывания, деформацию и разрушение головок, не допускать разрушение образца в местах перехода от рабочей части к головкам.

1.4. Образцы должны быть обработаны на металлорежущих станках. Глубина резания при последнем проходе рабочей части не должна превышать 0,1 мм. Шероховатость рабочей части цилиндрических образцов должна быть Ra = 0,63 - 0,32 мкм, а плоских образцов - Ra = 2,5 - 1,25 мкм по ГОСТ 2789.

Допускается испытывать цилиндрические образцы с шероховатостью рабочей части Ra = 2,5 - 1,25 мкм и плоские образцы с шероховатостью боковых поверхностей рабочей части не более Ra = 5 мкм при условии обеспечения норм механических свойств.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

2. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ

2.1. В качестве испытательных машин применяют разрывные и универсальные машины всех систем при условии соответствия их требованиям ГОСТ 28840. Рабочее пространство машины должно позволять устанавливать криостаты и удлинительные штанги.

2.2. Испытательная машина должна обеспечивать:

- центрирование испытуемого образца;

- плавность возрастания нагрузки при нагружении образца;

- скорость перемещения подвижного захвата - не более 0,1 начальной расчетной длины образца, выраженная в миллиметрах в минуту.

В нормативно-технической документации на конкретную продукцию скорость испытания может быть уточнена и должна быть указана в протоколе испытания.

Для одновременного охлаждения партии образцов рекомендуется применять многообразцовые кассетные или перезарядные устройства.

2.3. В качестве охладителей применяют жидкие азот (температура кипения минус 196 °С), водород (минус 253 °С) и гелий (минус 269 °С). Промежуточные температуры получают за счет дозированной автоматической подачи парожидкостной смеси азота в интервале температур от минус 100 до минус 196 °С, парожидкостной смеси водорода - от минус 100 до минус 253 °С и парожидкостной смеси гелия - от минус 196 до минус 269 °С. Применение водорода допускается в условиях, обеспечивающих полную безопасность работы. Рекомендуется выбирать охладитель, исходя из условий работы изделий.

Не допускается применять:

- жидкий кислород и жидкий воздух в качестве охладителя;

- агрессивные или токсичные жидкости в смеси с жидким охладителем;

- жидкий технический азот по ГОСТ 9293, содержащий кислород в количествах, превышающих 10 %.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

2.4. Криостат должен обеспечивать охлаждение образцов и возможность поддержания постоянства заданной температуры образца (образцов) при испытании. Наименьший уровень жидкого охладителя должен быть не ниже 15 мм от торца поверхности головки образца. Криостаты, в которых для охлаждения образца (образцов) используют жидкий гелий, должны работать по замкнутому циклу. Гелиевый криостат вакуумируется; обеспечивается сбор газообразного гелия. Запрещается проводить испытания на машинах, не оснащенных оборудованием для сбора газообразного гелия.

Криостаты, в которых для охлаждения образца (образцов) используют жидкий водород, должны обеспечивать безопасность проведения работ.

2.5. Для измерения температуры образца применяют термопары и термометры сопротивления с приборами класса точности не ниже 0,5 %. Уровень жидкого охладителя измеряют полупроводниковыми датчиками сопротивления, механическими уровнемерами поплавкового типа и другими приборами. Допустимая погрешность определения уровня жидкого охладителя в криостате - не более ±5 мм.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

2.6. Распылители паров и жидкого охладителя должны обеспечивать равномерное охлаждение всей рабочей длины образца до заданной температуры.

2.7. Приборы измерения линейных размеров должны соответствовать требованиям: штангенциркули - ГОСТ 166, микрометры - ГОСТ 6507, тензометры, линейки металлические - ГОСТ 427.

(Введен дополнительно, Изм. № 1).

3. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЮ

3.1. Начальную расчетную длину, определенную по формулам и , округляют в большую сторону до ближайшего числа, кратного соответственно 5 или 10.

Начальная расчетная длина ограничивается отметками на поверхности образца с точностью до 1 % от ее значения. Рекомендуется наносить отметки мягким материалом, не повреждая поверхности образца.

Начальную и конечную расчетную длину измеряют до 1-го знака (мм) после запятой, кратного 1.

Для возможности пересчета удлинения с отнесением места разрыва к середине рекомендуется наносить по всей рабочей части образца отметки через каждые 5 или 10 мм.

3.2. Измерения поперечных размеров образцов до испытания производят в миллиметрах:

- до 2-го знака после запятой, кратного 1, - при измерении диаметра цилиндрического образца и толщины до 2 мм плоского образца;

- до 2-го знака после запятой, кратного 5, - при измерении толщины плоского образца свыше 2 мм и ширины плоского образца.

3.3. Каждое измерение производят в трех местах (в средней части по краям) расчетной длины образца.

По полученным размерам вычисляют площади поперечных сечений на расчетной длине образца и выбирают наименьшую из них.

Округления производят в пределах, указанных в табл. 1.

Таблица 1

мм²

3.1 - 3.3. (Измененная редакция, Изм. № 1).

4. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЯ

4.1. При проведении испытаний в жидком гелии или его парах после установки образца гелиевый (внутренний) дьюар герметизируют и производят его вакуумирование.

Испытания в жидком азоте можно проводить в открытых криостатах. Испытания в жидком водороде и его парах необходимо проводить в герметизированных криостатах.

4.2. Уровень жидких охладителей в процессе испытания необходимо контролировать уровнемерами и поддерживать в пределах заданных значений.

4.3. Температуру среды устанавливают по температуре контрольного образца, расположенного в области равномерного охлаждения. Отклонения температуры парообразной охлаждающей среды от заданной не должны превышать ±2 °С. При проведении испытаний образцов в среде жидких охладителей температура испытуемого образца принимается равной температуре кипения жидкого охладителя.

4.4. Время выдержки образцов при заданной температуре устанавливают экспериментально и указывают в нормативно-технической документации на конкретную продукцию. Если подобное указание отсутствует, то выдержка образца в охладителе после достижения заданной температуры на контрольном образце должна быть:

- при промежуточных температурах - не менее 10 мин для цилиндрических образцов диаметром 6 мм и менее и для плоских образцов толщиной 4 мм и менее и не менее 15 мин для цилиндрических образцов диаметром более 6 мм и для плоских образцов толщиной более 4 мм;

- при испытаниях образцов в жидком азоте - 5 мин после окончания бурного кипения жидкости, а в жидких гелии и водороде - 5 мин после фиксации необходимого уровня заливки жидкого охладителя.

5. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

5.1. Измерения образцов после испытания производят в миллиметрах до первого знака после запятой, кратного 1.

5.2. Величину нагрузки при испытании отсчитывают с точностью до одного наименьшего деления шкалы силоизмерителя. При испытании записывают диаграмму растяжения. Масштаб диаграммы должен обеспечивать соответствие 1 мм ординаты не более 10 (1) Н/мм² (кгс/мм²) напряжения в образце. По оси деформации (оси абсцисс) масштаб записи не менее 50:1.

При отсутствии испытательных машин с записью диаграммы растяжения указанного масштаба допускается применять машинные диаграммы растяжения с масштабом по оси деформаций не менее 10:1. Обработку диаграмм растяжения для получения комплекса механических характеристик при испытании одного образца или статистической обработки результатов испытаний партии образцов рекомендуется производить с использованием ЭВМ, задаваясь определенным шагом по деформации (см. приложение 4).

5.3. Пределы пропорциональности, упругости, текучести (физический и условный), временное сопротивление, относительное удлинение (равномерное и полное), относительное сужение при испытании цилиндрических и плоских образцов без концентраторов напряжений (надрезов) в рабочей части определяются по ГОСТ 1497.

При наличии зубчатости на участке упруго-пластического деформирования условный и физический пределы текучести, а также временное сопротивление определяются в соответствии с рекомендациями, приведенными в приложении 5.

5.1 - 5.3. (Измененная редакция, Изм. № 1).

При наличии зубчатости в начале участка упруго-пластических деформаций условный предел текучести определяется средней линией между крайними значениями пиков (см. приложение 5).

Для определения нагрузки Р_0,2 МН (кгс) по диаграмме растяжения вычисляют величину остаточного удлинения, исходя из рабочей длины образца. Найденную величину увеличивают пропорционально масштабу диаграммы и отрезок полученной длины ОЕ откладывают на оси абсцисс вправо от точки О (см. чертеж). Начальная криволинейная часть диаграммы исключается. Из точки Е проводят прямую ЕР, параллельную прямой ОА. Ордината точки пересечения прямой ЕР с кривой растяжения определяет нагрузку Р_0,2, соответствующую пределу текучести при заданном допуске на величину остаточного удлинения.

Предел текучести (условный) s_0,2 в МПа (кгс/мм²) вычисляют по формуле

5.4. (Исключен, Изм. № 1).

5.5. Временное сопротивление образца с надрезом  в Н/мм² (кгс/мм²) определяют отношением максимальной осевой растягивающей нагрузки  в Н (кгс), предшествующей разрушению образца, к начальной площади поперечного сечения образца в месте надреза  в мм² и вычисляют по формуле

5.6. Допускается определение относительного равномерного удлинения d_р либо по диаграмме растяжения, как соответствующего наибольшей нагрузке Р_max, предшествующей разрушению или первому спаду нагрузки в этой стадии деформирования в случае появления нескольких шеек на рабочей части образца, либо непосредственно на образце, деформированном до начала появления шейки и снятого с испытательной машины не доводя его до разрушения.

5.5, 5.6. (Измененная редакция, Изм. № 1).

5.7. (Исключен, Изм. № 1).

5.8. Для определения относительного сужения цилиндрического образца с надрезом после разрыва измеряют размеры разрушенной поверхности в двух взаимно перпендикулярных направлениях, вычисляют площадь поперечного сечения образца с надрезом после разрыва () и подсчитывают y^н в процентах по формуле

5.9. Округление вычисленных результатов производят в соответствии с табл. 2.

Таблица 2

5.10. Испытания считают недействительными:

- при разрыве образца по кернам (рискам), если при этом какая-либо характеристика механических свойств не отвечает установленным требованиям в нормативно-технической документации на металлопродукцию;

- при разрыве образца за пределами рабочей длины образца;

- при нарушении температурного режима испытаний.

В указанных случаях испытание должно быть повторено на образцах той же плавки или партии металла. Количество образцов для повторных испытаний должно соответствовать числу недействительных результатов испытаний. Замена образца и причины замены должны быть указаны в протоколе испытаний.

5.11. Примерная форма заполнения журнала испытаний приведена в приложении 6.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Справочное

ОБОЗНАЧЕНИЯ, ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

1.1. При испытании на растяжение принимаются обозначения, понятия и определения, приведенные в таблице.

Примечание. Допускается при наличии указаний в нормативно-технической документации на металлопродукцию определять предел пропорциональности, предел упругости, условный предел текучести с другими допусками:

- предел пропорциональности от 10 до 50 %;

- предел упругости от 0,005 до 0,05 %;

- условный предел текучести от 0,1 до 1 %.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. (Измененная редакция, Изм. № 1).

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Обязательное

ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ОБРАЗЦЫ

Тип 1

Черт. 1

Таблица 1

Размеры, мм

Тип 2

Черт. 2

Таблица 2

Размеры, мм

Тип 3

Черт. 3

Таблица 3

Размеры, мм

Примечание. Остальные размеры образцов с надрезом принимают по табл. 1 и 2.

Допускается при наличии указаний в нормативно-технической документации испытывать образцы с другими значениями радиуса в вершине надреза и глубиной надреза.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. (Измененная редакция, Изм. № 1).

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Обязательное

ПЛОСКИЕ ОБРАЗЦЫ

Тип 1

Черт. 1

Таблица 1

Размеры, мм

Тип 2

Черт. 2

Таблица 2

Размеры, мм

Тип 3

Черт. 3

Примечание. Смещение надрезов относительно друг друга не более 0,1 мм.

Таблица 3

Размеры, мм

Примечание. Остальные размеры образцов с надрезом принимают по табл. 1 и 2.

Допускается при наличии указаний в нормативно-технической документации испытывать образцы с другими значениями радиуса в вершине надреза и глубиной надреза.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. (Измененная редакция, Изм. № 1).

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Справочное

Определение остаточных деформаций по диаграмме деформаций Р = Dl и подготовка диаграммы к обработке на ЭВМ

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Справочное

Определение нагрузки и остаточных деформаций, соответствующих характерным точкам диаграммы растяжения в условиях прерывистой текучести

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

Рекомендуемое

ПРИМЕРНАЯ ФОРМА ЗАПИСИ В ЖУРНАЛЕ ИСПЫТАНИЯ

Продолжение

ПРИЛОЖЕНИЕ 6. (Измененная редакция, Изм. № 1).

 

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН Центральным научно-исследовательским институтом черной металлургии им. И.П. Бардина (ЦНИИЧМ), Институтом проблем прочности АН УССР (ИПП АН УССР), Государственным институтом прикладной химии (ГИПХ)

ВНЕСЕН Министерством черной металлургии СССР

РАЗРАБОТЧИКИ

С.А. Голованенко, Д.В. Лебедев, Р.И. Колясникова, В.М. Постнов, Н.В. Новиков, Н.И. Городыский, Н.П. Антропов, И.Л. Серушкин

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 23.09.77 № 2296

3. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

5. Ограничение срока действия снято по протоколу № 7-95 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 11-95)

6. ИЗДАНИЕ (август 2000 г.) с Изменением № 1, утвержденным в апреле 1988 г. (ИУС 7-88)

СОДЕРЖАНИЕ