金属材料屈服点的检测
2025-11-25 17:10:13 作者:理化检验物理分册 来源:理化检验物理分册 分享至:

 

问题


在进行金属材料拉伸性能检测时,有时会碰到材料的被检测参数名称为“屈服点”(yield point),有人说应检测上屈服强度,有人说应检测下屈服强度,请问应如何操作为妥?


解答


一 屈服点的定义

我国的GB/T 228—1987《金属拉伸试验方法》中2.8节曾给出屈服点的定义如下。

2.8 屈服点(σs):呈现屈服现象的金属材料,试样在试验过程中力不增加(保持恒定)仍能继续伸长时的应力。如力发生下降,应区分上、下屈服点。

2.8.1 上屈服点(σsU):试样发生屈服而力首次下降前的最大应力。

2.8.2 下屈服点(σsL):当不计初始瞬时效应时屈服阶段中的最小应力。

GB 10623—1989《金属力学性能试验术语》中3.24给出的屈服点(yield point)定义与GB/T 228—1987完全一致。

GB/T 228—2002《金属材料 室温拉伸试验方法》(等效采用ISO 6892:1998)中的4.9.2和GB/T 10623—2008《金属材料 力学性能试验术语》(修改采用ISO 23718:2007)中的3.19删除了“屈服点”的定义,取而代之的是“屈服强度”,GB/T 228—2002中的4.9.2表述如下。

4.9.2 屈服强度(yield strength):当金属材料呈现屈服现象时,在试验期间达到塑性变形发生而力不增加的应力点,应区分上屈服强度和下屈服强度。

4.9.2.1 上屈服强度(ReH)(upper yield strength):试样发生屈服而力首次下降前的最高应力(见图2)。

4.9.2.2 下屈服强度(ReL)(lower yield strength):在屈服期间,不计初始瞬时效应时的最低应力(见图2)。

从GB/T 228—2002 图2d) 可知,试验过程中力不增加(保持恒定)时的应力为下屈服强度。也就是说,GB/T 228—2002将GB/T 228—1987中的3个屈服性能参数(屈服点、上屈服点和下屈服点)变为了2个(上屈服强度和下屈服强度),其中GB/T 228—1987中的上屈服点对应GB/T 228—2002中的上屈服强度,屈服点和下屈服点都对应GB/T 228—2002中的下屈服强度。这主要是因为原来由于技术限制难以分辨出的细微试验力变化而造成的屈服平台,可以通过精确的试验力-延伸曲线区分出上屈服强度和下屈服强度。

后续修订的金属材料拉伸试验标准(GB/T 228.1—2010和GB/T 228.1—2021)及GB/T 10623—2008《金属材料 力学性能试验术语》均保持了GB/T 228—2002关于屈服平台为下屈服强度的定义,这些也与ISO 6892-1:2019的规定一致[ 见ISO 6892-1:2019图2d)]。

我国2002年以后发布实施的标准中已鲜见屈服点的术语了,但之前发布实施,目前仍有效的标准中仍有屈服点的描述,如HB 5143—1996《金属室温拉伸试验方法》、HB 5195—1996《金属高温拉伸试验方法》,其屈服点的定义与GB/T 228—1987《金属拉伸试验方法》中定义一致。

ASTM E6-23a《力学测试方法相关术语》标准中的屈服点的定义为:“屈服点系以前用于试验方法ASTM E8/E8M的性能术语,现在称为上屈服强度”。ASTM A370-24a中14.1进一步明确:“屈服点是材料中低于最大应力的第一个应力点,此时即使应力增加,应变也不会随之增加”。其图7也将屈服平台标注为屈服点。

值得注意的是,日本拉伸试验方法标准JIS Z 2241:2022/AMENDMENT 1:2023《金属材料拉伸试验方法》系修改采用ISO 6892-1:2019制定,其图2也将屈服平台标注为下屈服强度。JIS G 0202:2024《钢铁用语( 试验)》中屈服点的定义与ISO 6892-1:2019中屈服强度的定义一致,但其术语下的注释却为“当不产生异议时,也将上屈服点(上屈服强度)称为屈服点”。

二 屈服点的检测

我国现行有效的标准中找不到屈服点的术语了,但之前发布实施,目前仍有效的标准中仍有屈服点的描述,如HB 5143—1996《金属室温拉伸试验方法》、HB 5195—1996《金属高温拉伸试验方法》。如果需要检测屈服点,应根据最新拉伸试验方法的规定,区分上屈服强度和下屈服强度进行检测。

国外ISO和欧盟现行有效的的产品标准中或规定检测上屈服强度,如结构钢系列标准ISO 630-1~6等,或规定检测下屈服强度,如紧固件机械性能标准ISO 898-1:2013等,笔者未见过有检测屈服点的技术要求。

日本仍有不少现行有效的产品标准中规定检测屈服点。此时可根据JIS G 0202:2024《钢铁用语( 试验)》标准,将屈服点视为上屈服强度。日本近几年的标准中往往在屈服点的下面有“如果没有特别指定,屈服点为上屈服强度”的说明,如JIS G3101—2024《一般构造用轧制钢材》。

ASTM A36/A36M-19《碳素结构钢标准规范》、ASTM A370-24a等都要求检测屈服点,此时将屈服点按照上屈服强度检测即可。

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