试样加工作业指导书.docx

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试样加工作业指导书

文件编号：

检测操作规程

试样加工、制样

作业指导书

（第1版第2次修订）

编制：

审核：

批准：

2011年7月28日批准发布2011年8月1日实施

浙江省冶金产品质量检验站有限公司

受控状态：

发放登记号：

浙江省冶金产品质量检验站有限公司

试样加工、制样作业指导书

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第1页共12页

一、适用范围

本作业指导书规定了试样加工、制样的依据、设备、操作程序加工方法和注意事项。

适用于钢、铁、铜、铝材等产品的各类拉伸、弯曲、冲击、硬度、金相等试样的加工。

二、加工依据

GB/T228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》

GB/T232-1999《金属材料弯曲试验方法》

GB/T229-2007《金属夏比缺口冲击试验方法》

GB／T16865-1997《变形铝、镁及其合金加工制品拉伸试验用试样》

GB/T2975-1998《钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备》

GB/T2650～2054-2008《焊接接头拉伸、焊缝及熔敷金属拉伸、弯曲、冲击、硬度试验方法》

其他各类母材、焊接工艺评定试验方法

ASTM、EN、JIS等各类拉伸、弯曲、冲击等试验方法

三、加工设备

锯床、线切割机床、车床、铣床、磨床等加工设备，及砂轮机、金相切割机、抛光机、镶嵌机等制样设备。

四、试样加工操作程序

1、需加工样品在接收、编号后，根据检测项目制订加工方案，设计加工图纸，选择加工设备，确定是否需要外协加工。

2、需自加工样品，根据制订的加工方案，选择加工设备，根据图纸进行加工，板类试样需先确定纵向和横向。

加工后，需对已加工试样和加工余料进行编号，分别堆放，余料应方便查找。

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3、需外加工样品，根据制订的加工方案，在试件上表示清楚加工位置和加工方向，容易混淆的样品应在端面或未加工处刻上钢印，根据图纸进行加工，加工后，应对样品进行核查，样品编号、加工位置、尺寸精度是否符合要求，

如有任一项不符，应重新送样加工，加工余料取回后，核对编号，分别堆放，余料应方便查找。

五、试样加工方法

1.试样形状

试样形状与尺寸取决于金属产品的形状和尺寸。

通常从产品、压制坯或铸锭切取样坯，机加工成试样。

但具有等横截面积的产品（型材、棒材、线材等）和铸造试样（铸铁和有色金属附铸试样）可以不经机加工而进行试验。

试样横截面可以为圆形、方形、矩形、圆环形，在特殊情况下可以为某些其它形状。

对于试样的选取与制备，GB/T228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》规定：

①板、带、箔材：

厚度小于或等于时，选用矩形试样，厚度大于时，选用圆形试样。

②线、棒材：

应优先选用圆形标准试样，其次为全截面试样。

③型材：

壁厚大于时，选用圆形试样；壁厚小于或等于时，选用全壁厚矩形试样；若宽度不足时，可选取尽可能宽的圆形试样或矩形试样。

若型材不能加工成圆形试样或矩形试样时，可选用全壁厚矩形试样。

④管材：

管材外径小于或等于25mm时，采用全截面试样。

管材外径大于25mm时，可根据壁厚选用圆形试样或矩形试样：

壁厚小于或等于时，采用全截面弧形试样；壁厚大于时，采用圆形试样。

⑤锻件：

采用圆形试样。

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2.位置与方向

①轧制扁平制品

A.钢及钢产品力学性能试验取样：

钢及钢产品取样时，应对样坯和样品进行编号和标记，以保证始终能识

别取样的位置与方向。

取样时应防止过热和加工硬化影响力学性能。

钢板、型钢、钢管等产品的取样位置按GB/T2975-1998《钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备》附录A要求进行。

B.铜、铝合金产品力学性能试验取样：

铜及铜合金、纯铝及热处理不可强化铝合金、试样纵轴应平行于轧制方向；热处理可强化铝合金，试样纵轴应垂直于轧制方向，但选用标准试样而样品太窄时，试样也可平行于轧制方向。

厚度小于或等于40mm时，试样应取自厚度的中心部位；厚度大于40mm时，试样应取自其中心到表面的1/2处。

②挤压及挤压后拉（轧）制品

所有试样应是纵向的，样坯应在挤压方向前端切取。

除选用全截面试样外，应按下述方法切取：

a）棒材直径（内切圆直径）小于或等于40mm时，试样纵轴应与棒材中心重合；大于40mm时，试样纵轴应处于中心至表面的1/2处。

b）型材取样位置的优先顺序为：

在宽度允许选用标准试样时，优先切取壁厚大的部分，后选壁厚小的部分；否则，优先切取平面较宽的部分。

如图纸有规定，应以图纸规定的位置取样。

c）型材和管材选用圆形试样时，壁厚小于或等于40mm则试样取自壁厚的中心处；壁厚大于40mm时则试样取自壁厚中心到制品表面的1/2处。

d）矩形断面的实心制品，厚度小于或等于12.5mm时选用全厚度矩形试样；厚

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度大于12.5mm时，采用圆形试样。

③铸造钢、铝合金一般采用附铸抗拉试样，即在铸造钢、铝合金产品的一个熔炼炉次中，在全部浇铸持续时间之半时浇铸拉伸试样，条件允许也可在产品上直接取样。

3.试样和样坯的制备

①切取样坯和机械加工试样，均应防止冷加工或受热而影响材料的力学性能。

通常以在切削机床上进行为宜。

用烧割法切取样坯时应有足够的加工余量，最小不得小于20mm。

机械加工时，切削深度及冷却剂应适当，最后一道切削深度不宜过大，以免影响力学性能。

②从表面质量检查合格的板、带、型材上切取的矩形样坯和管材上切取的弧形样坯，一般应保留其原始表面，不应损伤。

加工完的试样的毛刺应去除，尖锐棱边应倒圆，圆弧半径不宜过大。

由盘卷上切取的线和薄板带试样，允许矫直或矫平，但矫正不得对试样的力学性能有显着影响。

对不测定伸长率的试样，则可不经允许矫正直接进行试验。

③箔材试样的加工：

可将样坯集装成一叠，样坯两边垫入较硬的铝合金或其他材料薄片，必要时，可在每片试样间垫入薄膜或其他薄片，在机床上用铣刀进行加工；也可用刀片切取或用双刀剪切机逐个进行制备。

④加工后，试样的尺寸和表面粗糙度应符合规定的要求，表面不应有显着的横向刀痕，磨痕或机械损伤、明显的淬火变形或裂纹以及其他可见的冶金缺陷。

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4.拉伸、弯曲、冲击试样尺寸

（1）圆截面拉伸试样

圆截面试样的形状尺寸及试样编号见图1和表1。

在L0大于等于15mm的前提下，应优先采用L0=5d的短比例试样；否则选用L0=10d的长比例试样，如有需要，也可采用定标距试样。

表1圆横截面比例试样

d0

mm

r

mm

K=

K=

L0

mm

Le

mm

试样

编号

L0

mm

Le

mm

试样编号

25

20

15

10

8

6

5

3

≥

5d0

≥L0+d0/2

仲裁试验：

L0+2d0

R1

R2

R3

R4

R5

R6

R7

R8

10d0

≥L0+d0/2

仲裁试验：

L0+2d0

R01

R02

R03

R04

R05

R06

R07

R08

d0：

试样平行长度内的原始直径L0：

原始标距

Lc：

平行长度Lt：

试样总长度r：

过渡弧半径

图1圆形横截面机加工试样

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（2）矩形拉伸试样

厚度大于的板（带）材料一般采用矩形截面试样。

其形状、尺寸及试样编号见图2和及表2。

应优先选用K=的短比例试样，若短比例试样的L0小于15mm，则应选用K=的长比例试样。

薄带试样还可采用标距为50mm或80mm的定标距试样。

表2薄板带矩形横截面比例试样

b0

mm

r

mm

K=

K=

L0

mm

Lcmm

试样

编号

L0

mm

Lcmm

试样

编号

带头

不带头

带头

不带头

10

15

20

≥20

≥15

≥L0+b0/2

仲裁试验：

L0+2b0

L0+3b0

P1

P2

P3

P4

≥15

≥L0+b0/2

仲裁试验：

L0+2b0

L0+3b0

P01

P02

P03

P04

a0：

板状试样原始厚度b0：

板状试样平行长度内的原始直宽度

L0：

原始标距Lc：

平行长度1夹持头部

图2机加工矩形横截面试样

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（3）管材拉伸试样

对于管材可采用带塞头的全截面试样图3，或纵向弧形试样图4。

a0：

原始管壁厚度D0：

原始管外径L0：

原始标距

Lt：

试样总长度Lu：

断后标距1夹持头部

图3管段试样

a0：

原始管壁厚度b0：

管纵向剖条试样原始宽度L0：

原始标距

Lc：

平行长度Lt：

试样总长度1夹持头部

图4管材纵向弧形试样

应优先选用K=的短比例试样。

管状试样配塞头距离标距应大于D0/4。

对于塑性好的材料，如不配塞头，可将试样两端夹持头部压扁进行试验。

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（4）冲击试样

冲击试样样坯的切取应按相关产品标准或GB/T2975的规定执行，试样制备过程应使由于过热或冷加工硬化而改变材料冲击性能的影响减至最小。

标准冲击试样尺寸为10mm×10mm×55mm方形截面。

缺口类型可分为V型或U型缺口。

试料不够制备标准尺寸试样，可使用宽度7.5mm、5mm或2.5mm的小尺寸试样。

对缺口的制备应仔细，以保证缺口根部处没有影响吸收能的加工痕迹。

缺口对称面应垂直于试样纵向轴线。

图5冲击试样示意图

名称

符号及序号

V型缺口试样

U型缺口试样

公称尺寸

机加工偏差

公称尺寸

机加工偏差

长度

高度a

宽度a

l

h

w

55mm

±0.6mm

55mm

±0.6mm

10mm

±0.075mm

10mm

±0.11mm

7.5mm

±0.075mm

7.5mm

±0.11mm

5mm

±0.06mm

5mm

±0.06mm

2.5mm

±0.04mm

-

-

缺口角度

1

45°

±2°

-

-

缺口底部高度

2

8mm

±0.075mm

8/5mmb

±0.09mm

缺口根部半径

3

0.25mm

±0.025mm

1mm

±0.07mm

缺口对称面-端部距离a

4

27.5mm

±

27.5mm

±

缺口对称面-试样纵轴角度

-

90°

±2°

90°

±2°

试样纵向面间夹角

5

90°

±2°

90°

±2°

a：

除端部外，试样表面粗糙度应优于Ra5μm。

b:

如规定其他高度，应规定相应偏差。

c:

对自动定位试样的试验机，建议偏差用±0.165mm代替±0.42mm。

d:

试样标记应远离缺口，不应标在与支座、砧座或摆锤刀刃接触的面上。

表3试样缺口尺寸及偏差

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（5）焊接工艺评定试样

板材、管材焊接工艺评定试样拉伸、弯曲、冲击试样取样位置见图6、图7，拉伸、弯曲、冲击试样形式和尺寸分别见图2、图8、图5。

1-舍弃2-拉伸试件3-弯曲试件4-冲击试件5-余料

图6板材对接焊缝试件拉伸、弯曲、冲击试件截取位置

1-拉伸试件2-弯曲试件3-冲击试件

图7管材试件焊接位置拉伸、弯曲、冲击试件截取位置

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（a）板材试件的拉伸、面弯和背弯试样

（b）管材试件的拉伸、面弯和背弯试样

（c）对接侧弯试样（S1=10mm）

T—试件厚度，S1—试样厚度B—试样宽度，L0—试样长度

图8焊接接头弯曲试样的形式和尺寸

焊接件冲击试样取样要求

按GB/T229要求，制备10mm×10mm×80mm的冲击试样毛坯（试料不够制备标准尺寸试样，可使用宽度7.5mm、5mm或2.5mm的小尺寸试样），将制备好的冲击试样毛坯放入热酸液中浸蚀，直至焊缝肉眼清析可见，然后将毛坯用水洗刷吹干。

酸液按标准GB/T226中的要求，采用1:

1（容积比）的盐酸水溶液，浸蚀温度为60~80℃。

热影响区、焊缝冲击试样缺口位置如图9所示，将毛坯制备成长度为55mm的冲击试样。

图9热影响区、焊缝冲击试样缺口位置

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5.硬度试样制样

（1）布氏硬度试样

试样的表面应平坦和光滑，并且不应有氧化皮及外界污物，尤其不应有油脂。

试验表面应能保证压痕直径精确地测量，试验表面粗糙度Ra一般应不大于μm；制备试样时，应使过热或冷加工等因素对表面性能的影响减至最小；试样厚度至少应为压痕深度的8倍。

试样最小厚度与压痕平均直径的关系见GB/附录B。

（2）洛氏硬度试样

试样的表面应平坦光滑，并且不应有氧化皮及外界污物，尤其不应有油脂。

一般试样表面粗糙度Ra应不大于μm；试样的试验面和支承面可采用不同的机械方法加工，试样的制备应使受热或冷加工等因素对试样表面硬度的影响减至最小，尤其对于残余压痕深度浅的试样应该特别注意；对于用金刚石圆锥压头进行的试验，试样或试验层厚度至少应为残余压痕深度的10倍；对于用球压头进行的试验，试样或试验层厚度至少应为残余压痕深度的15倍。

（3）维氏硬度试样

试样制备时应尽量避免由于受热、冷加工等对试样表面硬度产生影响。

维氏硬度试验由于试验力较小，所以压痕尺寸很小，为保证清晰地测量出压痕对角线长度，因而对试样表面质量要求较高。

试样试验面应平坦光滑，无氧化皮及其他污物。

维氏硬度试样表面粗糙度应优于μm（小负荷维氏硬度试样应优于μm、显微硬度试样应优于μm。

试样及试验层的最小厚度应满足试验要求，试验后，试样背面不应出现可见的变形痕迹，试样或试验层的最小厚度H应为压痕深度h的10倍，试样或试验层厚度至少应为压痕对角线平均长度的倍。

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6.金相试样

金相检验试样应用机械方法截取、磨光，要注意把因取样导致的组织已经变化的试样层面去除掉，可以用金相切割机和磨床来加工。

试样应在砂轮侧面轻轻地磨制。

再用金相砂纸按“由粗到细”的顺序磨制，试样打磨，抛光时应拿紧，并力求与磨面接触平稳，两人不得同时在一个旋转盘上操作。

当试样的厚度小于10mm或细小的试样，应镶嵌后再进行打磨。

抛光和打磨的过程中注意冷却，避免过热导致组织的改变。

对于表面要求高的试样（如非金属夹杂物试样）制样时，要求抛光面很精细干净，要选择平绒的抛光布和粒度细小的金刚石抛光剂，抛光过程应非常注意清洁。

金相试样制好后进行腐蚀时，操作室应通风良好，并备好自来水和急救酸、碱伤害时中和用的溶液，金相试验用过的废液应经必要的处理后方可排放，不得将未经处理的废料倒入下水道，应有防止试剂、溶液泼洒滴落的措施；作业完毕后应将杂物、废液清理干净。

宏观试样经适当的浸蚀后，试样表面应有一个清晰的界限。

六、注意事项

1、样品加工前，应检查试件是否能满足加工要求，如加工后对材料的性能有影响，及时跟委托方联系，重新送样。

2、板类试件应区分纵向和横向，如不能区分，需跟委托方联系确认试件的纵向和横向或重新送样。

3、样品取样时，应注意热影响区对样品性能的影响，应避开热影响区，样品大小不足时，最少应避开1倍厚度以上。

4、样品加工时，应注意加工安全，严格按设备操作规程操作。

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