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金屬材料單軸拉伸蠕變?cè)囼?yàn)是評(píng)估金屬材料力學(xué)性能的常用試驗(yàn)方法。該試驗(yàn)的原理是在控制試樣的溫度和濕度的條件下，通過(guò)持續(xù)的單向拉伸作用于試樣，以模擬該材料在實(shí)際應(yīng)用中的疲勞循環(huán)載荷。下面為大家分享一下金屬材料單軸拉伸蠕變?cè)囼?yàn)設(shè)備怎么選？有哪些值得注意的？

一、金屬材料單軸拉伸蠕變?cè)囼?yàn)設(shè)備要求如下：

1、試驗(yàn)機(jī)

試驗(yàn)機(jī)應(yīng)能提供施加軸向試驗(yàn)力并使試樣上產(chǎn)生的彎矩和扭矩最小。試驗(yàn)前應(yīng)對(duì)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行外觀檢查以確保試驗(yàn)機(jī)的加力桿、夾具、萬(wàn)向節(jié)和連接裝置都處于良好狀態(tài)。

試驗(yàn)力應(yīng)均勻平穩(wěn)無(wú)震動(dòng)地施加在式樣上。

試驗(yàn)機(jī)應(yīng)遠(yuǎn)離外界的震動(dòng)和沖擊。試驗(yàn)機(jī)應(yīng)具有試樣斷裂時(shí)將震動(dòng)降到最小的緩沖裝置。試驗(yàn)機(jī)至少應(yīng)符合GB/T168252中1級(jí)試驗(yàn)機(jī)的要求為了保證試驗(yàn)機(jī)和夾具能夠?qū)υ嚇訙?zhǔn)確地施加試驗(yàn)力,應(yīng)定期校準(zhǔn)試驗(yàn)機(jī)的力值和加載同軸度。

試驗(yàn)機(jī)的加載同軸度應(yīng)不超過(guò)10%。試驗(yàn)設(shè)備兩次校準(zhǔn)/檢定的時(shí)間間隔依據(jù)設(shè)備類型試驗(yàn)條件、維護(hù)水平和使用頻次而定,除非另有規(guī)定,校準(zhǔn)/檢定周期不超過(guò)12個(gè)月,試驗(yàn)機(jī)的校準(zhǔn)/檢定參考JJG276如果能夠證明試驗(yàn)設(shè)備在更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)能夠滿足相關(guān)規(guī)定的要求,那么可以延長(zhǎng)兩次校準(zhǔn)/檢定之間的時(shí)間。

2、伸長(zhǎng)測(cè)量裝置

對(duì)于連續(xù)試驗(yàn),應(yīng)使用引伸計(jì)測(cè)量試樣的伸長(zhǎng),引伸計(jì)系統(tǒng)應(yīng)滿足GB/T12160中1級(jí)或優(yōu)于1級(jí)準(zhǔn)確度的要求或者能夠滿足相同準(zhǔn)確度要求的其他設(shè)備。可以采用直接安裝在試樣上的引伸計(jì)，也可以采用非接觸式的引伸計(jì)(例如:光學(xué)或激光引伸計(jì))。

建議引伸計(jì)校準(zhǔn)的范圍應(yīng)包含預(yù)期的蠕變應(yīng)變量。

引伸計(jì)應(yīng)每年校準(zhǔn)一次，除非試驗(yàn)時(shí)間超過(guò)1年。如果預(yù)期試驗(yàn)時(shí)間超過(guò)校準(zhǔn)周期，應(yīng)在蠕變?cè)囼?yàn)開(kāi)始前對(duì)引伸計(jì)重新校準(zhǔn)。

引伸計(jì)的標(biāo)距不應(yīng)小于10mm。

引伸計(jì)應(yīng)該可以測(cè)量試樣單側(cè)或雙側(cè)的伸長(zhǎng),雙側(cè)引伸計(jì)作為優(yōu)先選擇。

在報(bào)告中應(yīng)注明所使用的引伸計(jì)類型(例如;單側(cè)、雙側(cè)軸徑向)。當(dāng)使用雙側(cè)引伸計(jì)測(cè)量試樣伸長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)報(bào)告平均伸長(zhǎng)。

注1：對(duì)于連續(xù)變?cè)囼?yàn),引伸計(jì)直接安裝在試樣的平行部分依據(jù)引伸計(jì)Le測(cè)量變伸長(zhǎng)率。

當(dāng)引伸計(jì)安裝在試樣的夾持末端來(lái)測(cè)量蠕變伸長(zhǎng)時(shí)，未端的外形和尺寸應(yīng)保證能夠在試樣的參考長(zhǎng)度內(nèi)完全準(zhǔn)確的測(cè)定伸長(zhǎng)。依據(jù)參考長(zhǎng)度 L，測(cè)量蠕變伸長(zhǎng)率。

通常，引伸計(jì)的標(biāo)距應(yīng)盡可能地接近參考長(zhǎng)度。為了提高測(cè)量準(zhǔn)確度,標(biāo)距應(yīng)盡可能的大。

注2：如果僅僅測(cè)量變斷裂后的殘余伸長(zhǎng)或規(guī)定時(shí)間的殘余伸長(zhǎng)，則不必使用引伸計(jì)對(duì)于不連續(xù)試驗(yàn),試樣卸載后冷卻到室溫,采用合適的工具測(cè)量標(biāo)距長(zhǎng)度的殘余伸長(zhǎng)。測(cè)量工具的精度應(yīng)達(dá)到 0.01 AL，或0.01 mm,取其大者。完成測(cè)量后,試樣可以再次升溫和加載。

注3：對(duì)于采用短標(biāo)試樣的小應(yīng)變?cè)囼?yàn),例如應(yīng)變小于等于1%,需要選用足夠分力的測(cè)量裝置當(dāng)使用鎳基合金材料的引伸計(jì)時(shí)應(yīng)注意避免虛假的負(fù)蠕變。

3、加熱裝置

3.1 加熱裝置溫度的允許偏差

采用加熱裝置加熱試樣至規(guī)定溫度（T）。規(guī)定溫度（T）和顯示溫度（T）之間的允許偏差和試樣長(zhǎng)度方向上允許的最大偏差見(jiàn)表2。

對(duì)于規(guī)定溫度超過(guò)1100℃的試驗(yàn)，應(yīng)由雙方協(xié)商確定溫度的允許偏差。

顯示溫度（T）是在試樣的平行段表面測(cè)得，應(yīng)考慮所有來(lái)源的誤差并對(duì)系統(tǒng)誤差進(jìn)行修正。

注：允許采用加熱爐各個(gè)加熱區(qū)間溫度的間接測(cè)量方式來(lái)代替直接測(cè)量試樣表面溫度，這種方式必須證實(shí)能滿足上述偏差的要求。

如果使用引伸計(jì)，則應(yīng)考慮某種方法保護(hù)爐外的引伸計(jì)部分不會(huì)由于爐外空氣溫度的波動(dòng)而對(duì)長(zhǎng)度測(cè)量產(chǎn)生太大影響。

讀取引伸計(jì)測(cè)量數(shù)值時(shí)，試驗(yàn)機(jī)環(huán)境溫度波動(dòng)不應(yīng)超過(guò)士3℃。

對(duì)于不連續(xù)試驗(yàn)，標(biāo)距測(cè)量時(shí)的環(huán)境溫度波動(dòng)不應(yīng)超過(guò)±2℃。如果超過(guò)這個(gè)范圍，應(yīng)考慮環(huán)境溫度變化帶來(lái)的影響。

 

金屬蠕變?cè)囼?yàn)機(jī)示意圖
 

3.2 溫度測(cè)量

3.2.1 總則

溫度顯示裝置的分辨力至少應(yīng)為0.5℃，測(cè)溫裝置的準(zhǔn)確度應(yīng)等于或優(yōu)于1℃。

3.2.2 單頭試驗(yàn)機(jī)

對(duì)于單頭試驗(yàn)機(jī)，試樣的平行長(zhǎng)度小于或等于50mm的應(yīng)至少使用2支熱電偶。對(duì)于平行長(zhǎng)度超過(guò)50 mm的試樣，應(yīng)至少使用3支熱電偶。任何情況下應(yīng)將熱電偶固定在試樣平行長(zhǎng)度的兩端，如果使用3支熱電偶，應(yīng)在試樣平行長(zhǎng)度的中段固定1支熱電偶。

如果證實(shí)加熱爐能夠使試樣上的溫度波動(dòng)不超過(guò)3.1的規(guī)定，那么熱電偶的數(shù)量可以減少為1支。

3.2.3 多頭試驗(yàn)機(jī)

對(duì)于多頭試驗(yàn)機(jī)，建議每個(gè)試樣上至少固定1支熱電偶。如果只用一支熱電偶，應(yīng)固定在試樣平行長(zhǎng)度的中間位置。如果僅在爐內(nèi)安裝3支控溫?zé)犭娕迹仨氁谐浞值臄?shù)據(jù)證明每個(gè)試樣的溫度滿足3.1的要求。

對(duì)于間接測(cè)溫裝置，要求有規(guī)律地測(cè)量每個(gè)加熱區(qū)間內(nèi)熱電偶與給定區(qū)間內(nèi)一定數(shù)量試樣上的溫度差值數(shù)據(jù)。對(duì)于溫度差的非系統(tǒng)部分，800℃以下不超過(guò)±2℃、800℃以上不超過(guò)士3℃。

3.2.4 缺口試樣

缺口試樣的溫度測(cè)量應(yīng)滿足6.3.2.2或者6.3.2.3的要求。建議在缺口底部固定一支熱電偶。

3.2.5 熱電偶

熱電偶的測(cè)量端與試樣表面應(yīng)保持良好的熱接觸，并應(yīng)該屏蔽以避免熱源的直接輻射。爐內(nèi)電偶絲其余部分應(yīng)該有熱防護(hù)和電絕緣。

注：此條款不適用于間接測(cè)量裝置。

3.3 熱電偶和測(cè)溫系統(tǒng)的校準(zhǔn)

注：不同熱電偶的相關(guān)信息見(jiàn)附錄A。

3.3.1 熱電偶的校準(zhǔn)/檢定

對(duì)于試驗(yàn)時(shí)間較短（通常不超過(guò)500 h）的熱電偶至少應(yīng)每12個(gè)月校準(zhǔn)/檢定一次。對(duì)于試驗(yàn)時(shí)間超過(guò)12個(gè)月的貴金屬熱電偶應(yīng)按以下要求校準(zhǔn)/檢定：

————規(guī)定溫度小于等于600℃的每4年校準(zhǔn)/檢定一次；

————規(guī)定溫度大于600℃而小于等于800℃的每2年校準(zhǔn)/檢定一次；

————規(guī)定溫度大于800℃的每1年校準(zhǔn)/檢定一次。

如果試驗(yàn)時(shí)間超過(guò)校準(zhǔn)/檢定周期的應(yīng)在試驗(yàn)完成后立即校準(zhǔn)/檢定。如果熱電偶重新焊接，則應(yīng)在使用前再次校準(zhǔn)/檢定。

應(yīng)對(duì)試驗(yàn)溫度或者包含試驗(yàn)溫度的典型區(qū)間對(duì)熱電偶的偏差進(jìn)行標(biāo)定。

如果能夠證明熱電偶的偏差不影響6.3.1中規(guī)定允許的溫度波動(dòng)的，那么可以延長(zhǎng)兩次校準(zhǔn)/檢定之間的時(shí)間。

由于熱電偶污染造成化學(xué)成分變化導(dǎo)致的溫度漂移以及人為處置的物理?yè)p傷都會(huì)導(dǎo)致熱電偶輸出值的變化，這些變化應(yīng)該被記錄并且如果有要求應(yīng)該是可獲得的。

注1：溫度波動(dòng)是由所使用的熱電偶類型以及在試驗(yàn)溫度下的暴露時(shí)間決定的。

如果熱電偶的漂移影響超出溫度的允許偏差，則應(yīng)提高校準(zhǔn)/檢定的頻次或者通過(guò)熱電偶的顯示值對(duì)溫度進(jìn)行修正。

注2：熱電偶校準(zhǔn)的相關(guān)信息參見(jiàn)附錄B。

3.3.2 溫度測(cè)量裝置的校準(zhǔn)

溫度測(cè)量裝置（包括補(bǔ)償導(dǎo)線、接點(diǎn)、冷端、顯示器或記錄儀、數(shù)據(jù)線等）應(yīng)該按照可以追溯至溫度國(guó)際單位的校準(zhǔn)方法進(jìn)行校準(zhǔn)。

如果可行，應(yīng)在相關(guān)溫度范圍內(nèi)對(duì)測(cè)溫裝置儀表按照J(rèn)JG 617每年校準(zhǔn)一次，校準(zhǔn)結(jié)果應(yīng)在校準(zhǔn)報(bào)告中給出。

3.4 加熱爐均溫帶的校準(zhǔn)

加熱裝置的均溫帶應(yīng)按照J(rèn)JG276進(jìn)行校準(zhǔn)。

附 錄 A

（資料性附錄）

不同熱電偶的相關(guān)信息

在JJG141和JJG351中給出了關(guān)于不同類型熱電偶的資料，GB/T 4989給出了熱電偶用補(bǔ)償導(dǎo)線的信息。

對(duì)于使用的貴金屬熱電偶，擇優(yōu)使用S或R型熱電偶，建議使用溫度大于等于400℃。

對(duì)于廉價(jià)的K型熱電偶宜在低于400℃溫度下使用，或高溫下、時(shí)間小于1000h的情況下使用，并且不宜重復(fù)使用。

對(duì)于廉價(jià)的N型熱電偶宜在低于600℃溫度下使用，或高溫下、時(shí)間小于3000h的情況下使用，并且不宜重復(fù)使用。

熱電偶在校準(zhǔn)周期內(nèi)的溫度漂移不宜超過(guò)以下要求：

——當(dāng)溫度小于等于600℃時(shí)為士1℃；

——當(dāng)溫度小于等于800℃，大于600℃時(shí)為士1.5℃；

——當(dāng)溫度小于等于1100℃，大于800℃時(shí)為士2℃。

對(duì)于貴金屬熱電偶，在以下的校準(zhǔn)周期內(nèi)這些要求通常可以滿足：

——當(dāng)溫度小于等于600℃時(shí)為4年；

一—當(dāng)溫度小于等于800℃，大于600℃時(shí)為2年；

——當(dāng)溫度小于等于1100℃，大于800℃時(shí)為1年。

附 錄 B

（資料性附錄）

熱電偶校準(zhǔn)方法

對(duì)于熱電偶的校準(zhǔn)，推薦兩種方法。兩種方法的目的都是為了保證在校準(zhǔn)溫度下熱電偶顯示的電動(dòng)勢(shì)盡可能地與GB/T 16839.1在該溫度下的參考表保持一致（必要時(shí)對(duì)所有系統(tǒng)誤差進(jìn)行修正）。兩種方法都使用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，這可直接溯源到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。新的熱電偶應(yīng)滿足GB/T16839.2中的1級(jí)要求或相同級(jí)別。測(cè)溫裝置的校準(zhǔn)應(yīng)該分開(kāi)進(jìn)行或在熱電偶校準(zhǔn)期間進(jìn)行。

第一種方法是基于熱電偶的原位校準(zhǔn)，即熱電偶的校準(zhǔn)是在實(shí)際使用的爐子或熱電偶插入至校準(zhǔn)爐中至相同的深度且沿?zé)犭娕冀z的溫度梯度也相同。原位校準(zhǔn)確定的誤差用于修正指定熱電偶溫度。如果誤差超過(guò)與插入深度相關(guān)的不確定度關(guān)聯(lián)的誤差極限，則熱電偶廢棄。在熱電偶校準(zhǔn)過(guò)程中宜觀察并盡量減小由于不同的埋入深度造成的參考熱電偶的漂移。

第二種方法是在校準(zhǔn)爐中將熱電偶埋入與試驗(yàn)爐相近的深度。在校準(zhǔn)時(shí)，如果誤差超出實(shí)驗(yàn)室的允差（必須包括插入深度的影響）時(shí)，應(yīng)剪去熱電偶末端并重新焊接和/或退火后，再重新校準(zhǔn)。如果再次校準(zhǔn)后，仍然超出校準(zhǔn)允差，則熱電偶廢棄。