ASTM-E290-14金属材料延性弯曲试验方法

ASTME290-2014金属材料延性弯曲试验方法StandardTestMethodsforBendTestingofMaterialforDuctilityASTME290-2014金属材料延性弯曲试验方法1金属材料延性弯曲试验的标准试验方法①本标准是以固定代号E290发布的。其后的数字表示原文本正式通过的年号；在有修订的情况下，为最后一次的修订年号；圆括号中数字为最后一次重新确认的年号。上标符号（ε）表示与上次修改或重新确定的版本有编辑上的变化。本标准已经美国国防部认可采用。1.范围1.1本试验方法适用于金属材料延性弯曲试验方法。本方法包括4种试样在约束情况下的弯曲试验；采用规定尺寸的芯轴或芯棒，在试样中点部位施力将试样两臂弯曲至规定距离的导向弯曲试验；试样与芯轴接触，弯曲到规定的角度或弯曲到规定内半径曲线，并在保持弯曲力的情况下进行测量的半导向弯曲试验；将试样的两端弯曲到一起，但不施加横向的力，试样的内弯曲表面不与任何材料接触的自由弯曲试验；弯曲和压平试验，试验中向试样施加横向力，将试样的两臂弯曲至接触到一起。1.2弯曲后，应对试样的凸表面进行检查，检查其是否有明显的裂纹或表面缺陷。如果试样断裂，则该材料未能通过试验。当试样没有彻底断裂时，用裸眼在试样的凸表面上观察到的裂纹的数量和尺寸或者其他表面缺陷就成为评判是否合格的标准，参照具体的产品标准。试样边部出现的缺陷不视为弯曲试验不合格。弯曲部位角部出现的裂纹不过多的给与考虑，除非裂纹的尺寸超过产品标准规定的数值。1.3以国际单位为单位的数值视为标准值。英寸-磅单位仅作为参考。1.4本标准无意提及所有的有关安全的事宜，如果需要的话，与其使用者有关。在使用本标准之前，使用者应采取适当的安全防护措施。2.引用文件2.1ASTM标准②E6力学试验方法相关术语E8/E8M金属材料拉伸试验方法E18金属材料洛氏硬度和洛氏表面硬度试验方法①本试验方法属ASTME28力学试验委员会管辖，并且直接由“延伸和弯曲”E28.02分委员会负责。现版本于2014年5月1日批准，2014年9月发布。原版为1966年发布。前一版为2013年批准为E290-13。DOI:10.1520/E0290-14。②如需参照ASTM标准，访问ASTM网站，或联系ASTM客户服务[e-mail]。如需要《ASTM标准年鉴》的内容信息，浏览ASTM网站的标准索引页。ASTME290-2014金属材料延性弯曲试验方法2E190焊接材料延性试验导向弯曲试验方法3.试验方法概述3.1本试验方法中包括4种延性试验方法。3.1.1导向弯曲：3.1.1.1型导弯曲，无模3.1.1.2型导弯曲，U型弯头3.1.1.3型导弯曲，V型弯头3.1.1.4型导弯曲，冷轧板用V型弯头3.1.2半导向弯曲试验：3.1.2.1A法，一端夹持；3.1.2.2B法，适用于薄材；3.1.2.3C法，在接触芯轴上施加力；3.1.3自由弯曲3.1.3.11型，180°弯曲；3.1.3.22型，弯平；3.1.4弯曲并压平3.2焊接材料的导向弯曲试验方法在E190中有描述，当产品标准中有规定的时候，也可以适用于扁平轧材。该弯曲试验方法的基本要素参见导向弯曲试验方法3.1.1.2，U型弯曲。3.3弯曲试验在与试样材料的两个初始加工方向的一个方向上进行。3.3.1纵向试验试样，其长度方向与材料的加工方向一致，因此弯曲发生在加工方向上，如图1所示。3.3.2横向试验试样，长度方向垂直于材料的加工方向，因此弯曲轴线与加工方向相一致，如图2所示。弯曲轴线就是弯曲半径的中心。注1—箭头所指的是加工方向。图1纵向弯曲试验ASTME290-2014金属材料延性弯曲试验方法3注1—箭头所指的是加工方向。图2横向弯曲试验3.3.3薄板产品一般是通过轧机对厚度进行减薄而加工出来的，这里的轧制方向是用来明确表明初始加工方向的。同样，成卷交货的产品也可以有加工方向，指的就是卷曲方向。3.4弯曲试验过程中，施加到试样上的力的位置和大小是本试验方法中的4种方法的主要区别。两种半导向弯曲试验的步骤提供了弯曲的表面，试验是通过该表面完成的。不同的试验步骤获得的试验结果可能不尽相同，特别是对于倾向于出现裂纹或断裂的材料。3.5当试样达到所预期的弯曲角度或其他规定条件的时候，试验就算完成。3.5.1如果产品标准允许试样上出现一定数目的裂纹，试样弯曲区域就要进行裂纹和表面缺陷的检查。3.5.2表面缺陷，例如桔皮表面、涂层脱落、或其他因为弯曲而出现的缺陷，应在产品规范中加以说明。3.6型导弯曲—型导弯曲测试是指将试样放置在销端面，支架或有合适端部半径的平面的两端然后通过冲头，销，芯棒或凸模在两个支点之间施压，如图3,4,5和6所示的示意图。直到需要的弯曲形成。当无凹模时不要直接在弯曲板外表面施加力（3.1.1）。有些在U型弯头(3.1.1.2)和V型弯头(3.1.1.3和3.1.1.4).中，需要通过凹模向弯曲面外表面施加力。有时，对于需要U型弯头和V型弯头将试样的底部放置在凹模外以保证正确的弯曲。3.6.1芯棒和支撑棒的半径应在产品标准中规定，该尺寸与试样的厚度t相关。在夹具上的芯轴、芯棒和试样之间间隙的偏差值也应加以规定。3.6.1.1两支撑点之间的距离应为三倍的厚度加上两倍的芯棒半径，再加上偏差值--厚度的一半，如图3所示。3.6.1.2当U型弯头和V型弯头用到凹模时，其外形应大致符合图4、5、6中所示。3.6.2支架和活塞表面应足够硬，以抵抗在试验之后可以观测到的塑性变形和磨蚀。如果产生了可见的试验装置压扁，磨损或其它永久变形，则试验无效。注1：已经发现硬化至至少20HRC的支架和活塞是通常适合本试验的。建议通过测试不同的且比常用材料可能更ASTME290-2014金属材料延性弯曲试验方法4硬的材料，然后肉眼检查试验后发生的试验装置压扁，磨损或其它永久变形情况。3.6.3支撑棒应可以固定，也可以自由旋转。也可以在支撑棒和芯棒上涂润滑剂。3.6.4型导弯曲装置的宽度，包括支柱和冲头。在弯曲过程中，该宽度的中间即试样的弯曲区域承受弯曲力。注1—C=两下支撑点间距；r=端部芯棒或芯轴的半径；t=钢板试样的厚度；d=圆钢试样的直径；w=钢板试样的宽度。图3导向弯曲试验简图3.6.5当由于试样的厚度或强度，或导向弯曲试验夹具（如图3所示）能力原因导致不能达到弯曲试验所规定的要求时，可以将试样从夹具上取出，通过向试样的两端施加力来完成弯曲试验，如图7所示。在试样弯曲的部位放置一个厚度相当于两倍于所需弯曲半径的挡板。试样的端部应加以固定，防止弯曲过程中试样从夹具中弹出。3.6.6因弯曲而造成的表面裂纹和缺陷应加以评定和报告。3.7半导向弯曲试验—半导向弯曲试验是在试验开始的时候，在弯曲方向的内侧施加约束力，持续施力直到弯曲到所要求的状态。3.7.1半导向弯曲试验是通过在被弯曲部分上横切于试样长轴的方向施加力来进行的。3.7.2半导向弯曲试验的弯曲角度是在保持弯曲力的情况下进行测量的。3.7.3试样在长度方向上的弯曲位置并不重要。试样通过图8-10中的一种方式进行固定。采用不同的固定装置可能获得不同的试验结果。试样采用的固定方法应在材料的试验报告中进行描述。3.7.4A法—一端固定—A法中采用的是试样的一端固定，在另一自由端施加横向力的方法，如图8所示。弯曲采用固定的芯棒或规定半径的圆辊。弯曲应持续进行，直到出现断裂或者达到规定的弯ASTME290-2014金属材料延性弯曲试验方法5曲角度为止。3.7.5B法—薄材—B法是薄材的半导向弯曲试验，在夹头之间有一个支座，如图9所示。在弯曲的过程中，试样不受任何的拉力。使用A法或B法进行试验所获得的试验结果应相同。3.7.6C法—芯轴与试样的外表面接触—C法采用固定芯棒或芯轴，半导向弯曲试样通过该芯轴进行弯曲，弯曲力是通过与试样外表面接触的芯棒施加的（如图10）。这可能使弯曲试样受到轻微的拉力。该试验有时也称作缠绕试验，但是应注意不应与ASTME6中钢丝的缠绕试验相混淆。3.7.7因弯曲而造成的表面裂纹和缺陷应加以评定和报告。3.8自由弯曲—自由弯曲试验在支撑点之间不施加任何的外力。3.8.1自由弯曲试验所施加的力应位于试样的端部，或者距离端部一个试样宽度距离的范围内。这可以通过将试样夹持住来完成。如果材料刚性过大不容易弯曲的话，支撑点就应在中点处，并且两支撑点之间的距离应该超过至少一个试样的厚度（如图11所示），所施加的力应靠近试样的两端。3.8.2自由弯曲试验的弯曲角度应在试样从弯曲夹具上取出后不再受任何力的作用时就进行测量。自由弯曲试验不需要对弯曲半径进行测量。3.8.3第1类自由弯曲试验—180°弯曲—试验按3.8.1的描述进行，然后持续弯曲180°到试样的两腿平行的位置（如图12所示）。3.8.4第2类自由弯曲试验（自压平弯曲）—试样的腿放置在平台上，通过在试样外侧施加的力将两条腿压缩到一起，其间距不超过一个试样的宽度（如图13所示）。3.8.5第2类自由弯曲试验对试验力的要求比第1类弯曲试验要更苛刻。因此，试验时所采用的弯曲类型应在报告中加以描述。3.8.6对室温下发生时效硬化的材料所进行的试验，应按照产品标准的规定，在规定的时间内进行。3.8.7自由弯曲试验完成后，应检查试样表面是否出现裂纹和缺陷。3.9弯曲和压平—对于延性弯曲和压平试验，首先按照3.8.1、3.8.3的要求进行180°弯曲。然后将试样放置在两个互相平行的平台之间，继续对弯曲部分进行拉伸，并且两腿之间最终的开口距离要大于试样的宽度。3.9.1所施加的力夹持住试样并使得试样的两腿接触到一起，弯曲部位不留任何空隙（如图14所示）。3.9.2弯曲完毕后，卸载所施加的力，允许试样有回弹，然后检查弯曲部位的外表面是否存在裂纹。弯曲部位外表面裂纹的数量和尺寸应达到产品标准规定的要求。3.9.3因弯曲而造成的表面裂纹和缺陷应加以评定和报告。4.意义和用途ASTME290-2014金属材料延性弯曲试验方法64.1弯曲试验方法为材料在持续弯曲的情况下抵抗裂纹或其他表面缺陷的能力提供了简单的评定方法。在进行试验的过程中，不能撤销所施加的弯曲力。4.2所采用的弯曲试验的类型决定了试验力施加的位置和弯曲试样的固定部位，其范围从无接触到连续接触。4.3试验可以在达到规定的弯曲角度的时候停止，也可以持续到试样的腿部接触到一起时停止。弯曲角度的测量应在不撤销弯曲力的情况下进行测量（一般半导向弯曲试验采用这种方式），或者对自由弯曲试验是在撤销施加的弯曲力时测量。所试验的材料的要求决定了所采用的试验方法。4.4对制造状态的横截面为方、圆、六角或类似的材料进行试验的时候，可以采用全尺寸试样进行试验，根据本试验方法的主要步骤对其弯曲性能进行评定，此时，试验方法所涉及的宽度和厚度都不适用。5.试验设备5.1为防止在试验的时候采用不受控制的试验力，应采用如下规定的夹具和施力装置。图4型导弯曲结构示意图，U型弯曲测试ASTME290-2014金属材料延性弯曲试验方法75.2导向弯曲试验—弯曲过程中当导向芯棒在试样的中部进行弯曲的时候，材料的形状的控制是通过使用一对芯棒、芯轴、圆辊或者有端部为圆角的板支撑在试样的弯曲部位，如图3所示。有关试验中所采用的夹具的详细描述参见E190。5.2.1对不能通过采用图3或图4所示的装置完成导向弯曲试验的180°弯曲的情况下，可以采用图7的装置来固定试样的端部，以防止在将试样的腿部挤压到相互平行的过程中，试样从夹具中弹出。厚度应等于两倍的规定半径的挡板插入到弯曲部位，在达到规定间距的时候停止施加力。5.3半导向弯曲试验—对于半导向弯曲试验，弯曲的内侧是通过采用与规定半径的芯棒或芯轴的接触来进行控制的。5.3.1半导向弯曲试验—A法—本方案是将试样的一端固定，芯棒或芯轴支承在试样中间部位，一般是在中点处。试验装置（如图8所示）在试样的自由端施加弯曲力。5.3.2半导向弯曲试验—用于薄材的B法—试样放置在台钳上夹紧，采用具有适当圆角的支撑