GB∕T 3074.1-2021 炭素材料抗折强度测定方法

书书书犐犆犛２９．０５０犆犆犛犙５０中华人民共和国国家标准犌犅／犜３０７４．１—２０２１代替犌犅／犜３０７４．１—２００８炭素材料抗折强度测定方法犜犺犲狋犲狊狋犿犲狋犺狅犱犳狅狉犳犾犲狓狌狉犪犾狊狋狉犲狀犵狋犺狅犳犮犪狉犫狅狀犿犪狋犲狉犻犪犾狊２０２１０８２０发布２０２２０３０１实施国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会发布书书书前　　言　　本文件按照ＧＢ／Ｔ１．１—２０２０《标准化工作导则　第１部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件是ＧＢ／Ｔ３０７４的第１部分。ＧＢ／Ｔ３０７４已经发布了以下部分：———ＧＢ／Ｔ３０７４．１　炭素材料抗折强度测定方法；———ＧＢ／Ｔ３０７４．２　石墨电极弹性模量测定方法；———ＧＢ／Ｔ３０７４．３　石墨电极氧化性测定方法；———ＧＢ／Ｔ３０７４．４　石墨电极热膨胀系数（ＣＴＥ）测定方法。本文件代替ＧＢ／Ｔ３０７４．１—２００８《石墨电极抗折强度测定方法》，本文件与ＧＢ／Ｔ３０７４．１—２００８相比除结构调整和编辑性修改外，主要技术变化如下：———修改了适用范围（见第１章，２００８年版的第１章）；———修改了规范性引用文件（见第２章，２００８年版的第２章）；———增加了术语和定义（见第３章）；———增加了四点负荷法原理（见４．２，２００８年版的第３章）；———修改了仪器设备（见５．１、５．２、５．３、５．４，２００８年版的第４章）；———修改了试样尺寸及加工要求（见第６章，２００８年版的第５章）；———修改了试验步骤（见第７章，２００８年版的第６章）；———增加了平行六面体试样的抗折强度计算公式（见第８．２）；———修改了试验报告内容（见第９章，２００８年版的第８章）。本文件由中国钢铁工业协会提出。本文件由全国钢标准化技术委员会（ＳＡＣ／ＴＣ１８３）归口。本文件起草单位：山西聚贤石墨新材料有限公司、中钢集团新型材料（浙江）有限公司、山东八三石墨新材料厂、开封平煤新型炭材料科技有限公司、大同宇林德石墨新材料股份有限公司、郴州市产商品质量监督检验所、北京英斯派克科技有限公司、冶金工业信息标准研究院。本文件主要起草人：张向军、王思寨、马卫、杨辉、郑景须、唐永贵、徐建平、张惠兵、温志伟、赵修富、黄震、毛玉珍、李建新、周智勇、吴沣、杜爱芳、吴建国、陈洪、曹晖。本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为：———１９８２年首次发布为ＧＢ／Ｔ３０７４．１—１９８２，２００８年第一次修订；———本次为第二次修订。Ⅰ犌犅／犜３０７４．１—２０２１引　　言　　炭素材料广泛应用于钢铁、有色、航空航天等领域。客观公正地评价和判定其质量，对于企业发展和贸易需求具有重要作用，其检测方法是质量表征的基本手段，可靠一致的检测方法是检测数据可比性的保证。为了建立并完善炭素材料检测方法标准体系，使其在质量控制和表征中发挥明显的作用，因此制定了ＧＢ／Ｔ３０７４。依据炭素材料产品性能，拟由４个部分组成，其中第１部分《炭素材料抗折强度测定方法》规定了炭素材料抗折强度测定原理、仪器设备、试样、试验步骤、结果计算、试验报告，适用于室温下采用四点负荷法测定炭素材料抗折强度。其余部分标准按照炭素材料其他理化性能规定了材料相应检测方法。ＧＢ／Ｔ３０７４分为４个部分：———ＧＢ／Ｔ３０７４．１　炭素材料抗折强度测定方法；———ＧＢ／Ｔ３０７４．２　石墨电极弹性模量测定方法；———ＧＢ／Ｔ３０７４．３　石墨电极氧化性测定方法；———ＧＢ／Ｔ３０７４．４　石墨电极热膨胀系数（ＣＴＥ）测定方法。本文件是ＧＢ／Ｔ３０７４的第１部分，针对炭素材料抗折性能特点规定的测定方法，其他各部分标准规定了其他理化性能的测定方法。Ⅱ犌犅／犜３０７４．１—２０２１炭素材料抗折强度测定方法１　范围本文件规定了炭素材料抗折强度测定原理、仪器设备、试样、试验步骤、结果计算、试验报告。本文件适用于室温下采用四点负荷法测定炭素材料抗折强度。２　规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。ＧＢ／Ｔ１４２７　炭素材料取样方法ＧＢ／Ｔ８１７０　数值修约规则与极限数值的表示和判定３　术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义。４　原理４．１　抗折强度是材料受外力弯曲断裂时所能承受最大负荷的量度，其数值为试样弯曲断裂时，横截面上正应力的大小。４．２　四点负荷法：将试样放置在两个承重块上，在它们的中心位置加载荷，直到样品断裂。载荷被均匀地分布在两个点上。抗折强度是根据样品断裂时的载荷，载荷边缘与支撑点间的距离，测试样品的直径（高度、宽度）计算得到。５　仪器设备５．１　游标卡尺：测量范围０ｍｍ～２００ｍｍ，精度０．０２ｍｍ。５．２　千分尺：测量范围０ｍｍ～５０ｍｍ，精度０．０１ｍｍ。５．３　鼓风干燥箱：具有自动调温装置，能保持温度在（１１０±５）℃。５．４　材料试验机：推荐试样最大加载负荷至少在传感器量程的５％～９０％，精度等级不低于１级。５．５　试验夹具：夹具应通过调节球形轴承座或滚子轴承组件来保证施加在试样上的力正常且没有偏心率，上下压头的距离可以调整以满足不同尺寸的样品的需要，夹具应具有防试样滑动的装置。其装置见图１。试样２０ｍｍ×１６０ｍｍ的夹具尺寸：上压头间距为４０ｍｍ，压头曲率半径５ｍｍ±０．５ｍｍ；下压头间距１２０ｍｍ，压头曲率半径３ｍｍ±０．５ｍｍ。试样３０ｍｍ×１８０ｍｍ的夹具尺寸：上压头间距为５０ｍｍ，压头曲率半径５ｍｍ±０．５ｍｍ；下压头间距１５０ｍｍ，压头曲率半径３ｍｍ±０．５ｍｍ。１犌犅／犜３０７４．１—２０２１其他试样的夹具尺寸：上压头间距至少为样品高度（圆柱体则为直径）的２倍，下压头间距为上压头间距的３倍且不小于４０ｍｍ，样品端部伸出夹具的长度至少为样品的高度，压头直径为下压头间距的１／２０～１／１０倍，精度±０．５ｍｍ。　　标引序号说明：１———上托板；２———上压头；３———试样；４———下压头；５———下托板；６———支撑钢球。图１　试验装置示意图６　试样６．１　按ＧＢ／Ｔ１４２７的规定取样、加工。６．２　ＧＢ／Ｔ１４２７未规定产品试样尺寸及加工要求如下：试样加工成平行六面体或者圆柱体，试样的直径（宽、高）应大于产品最大颗粒尺寸的５倍，试样的长高比（圆柱体则为长径比）大于或等于８，宽高比小于或等于２。６．３　试样的各平面要求平整，平行度优于０．１ｍｍ／１００ｍｍ，表面粗糙度优于犚犪３．２μｍ。６．４　样品的外观棱角完整，无可见的裂缝、缺口、掉边、凸起、凹坑、空洞等缺陷。７　试验步骤７．１　试样应在１１０℃±５℃鼓风干燥箱中烘干２ｈ，贮存在干燥器中冷却至室温备用。７．２　测量试样的尺寸，圆柱体试样测量直径，平行六面体试样测定宽度和高度，精确至０．０２ｍｍ。直径的测量为沿试样轴向（中心点）测３处，３处位置处于下压头两点之间的平均位置，每处测两次，两次对应相互垂直，将测量得６个数据取平均值。宽度、高度的测量为沿试样轴向测３处，３处位置处于下压头两点之间的平均位置，将测量宽、高的３个数据分别取平均值。７．３　将试样放在试验机的下压头上，试样中心与上压头间距中心对齐，且使上、下压头轴向皆垂直于试样轴，调整防试样滑动装置，以防滑动。２犌犅／犜３０７４．１—２０２１７．４　将试验机加载速度调节至１．５ｍｍ／ｍｉｎ，然后加载至试样断裂，记录最大负荷。样品断裂面在跨度之外视为无效。８　结果计算８．１　圆柱体试样的抗折强度按式（１）计算：σ＝１６犘犔π犱３…………………………（１）　　式中：σ———抗折强度，单位为兆帕（ＭＰａ）；犘———最大负荷，单位为牛（Ｎ）；犔———上压头间距，单位为毫米（ｍｍ）；犱———试样直径，单位为毫米（ｍｍ）。８．２　平行六面体试样的抗折强度按式（２）计算：σ＝３犘犔犫犺２…………………………（２）　　式中：σ———抗折强度，单位为兆帕（ＭＰａ）；犘———最大负荷，单位为牛（Ｎ）；犔———上压头间距，单位为毫米（ｍｍ）；犫———试样的宽度，单位为毫米（ｍｍ）；犺———试样的高度，单位为毫米（ｍｍ）。８．３　计算结果保留一位小数，数值修约按ＧＢ／Ｔ８１７０的规定进行。９　试验报告试验报告应至少包括下列内容：ａ）　委托单位；ｂ）　试样名称；ｃ）　试样编号；ｄ）　试样形状、规格、尺寸；ｅ）　试验结果；ｆ）　试验单位；ｇ）　试验人员；ｈ）　试验日期；ｉ）　本文件编号。犌犅／犜３０７４．１—２０２１