ISO 6892：金屬材料拉伸試驗

如何根據 ISO 6892 對金屬進行拉伸試驗

標準的演變

ISO 6892-1 最大的演變之一主要與測試控制方法有關，這在金屬拉伸試驗中可能構成重大挑戰。這一演變主要是由作為 TENSTAND 專案一部分開展的工作所引領的，該專案發現，由於材料的應變率敏感性，根據相同標準進行測試的不同機器之間的測試速率會產生不同的結果。2009 年版本引入了基於應變率的測試速率（方法 A），這成為了首選方法。繼承自 EN10002:2001 的傳統測試方法基於在彈性區域內保持應力率，這是手動操作機器所需要的。這種原始方法也被保留下來，並在 2009 年版本的標準中成為「方法 B」。

方法 A 的引入引起了混淆，因為許多使用者認為方法 A 只能透過使用具備閉迴路應變控制能力的設備來實現，而實際上它也可以透過使用一致的橫樑速度來完成。為了澄清這種情況，ISO 6892-1 在第二版 ISO 6892-1:2016 中再次進行了修訂。2016 年版本包含三種測試方法：A1、A2 和 B，其中之前的方法 A 被拆分為兩種定義明確的不同測試方法：方法 A1（閉迴路應變控制）和方法 A2（一致的橫樑速度），而方法 B 繼續基於在彈性區域內保持應力率。方法 B 中增加了一個註解，以澄清必須保持應力控制的測試範圍。下面的影片更詳細地討論了方法 A1。

它測量什麼？

ISO 6892-1 用於測量室溫下任何形式金屬材料的拉伸性質。 在受控條件下進行的試驗必須在 23°C ± 5°C 的溫度下進行。如需在升高溫度下進行試驗，請參閱 ISO 6892-2。ISO 6892-1 可測量多種不同的拉伸性能，其中以下項目最為常見：

屈服強度是材料發生永久變形時的應力。ISO 6892-1 確定上屈服強度和下屈服強度。根據屈服現象，ISO 6892-1 規定了非連續屈服材料的上、下屈服強度要求，以及連續屈服材料的偏移屈服方法。

屈服點延伸率 - 僅適用於非連續屈服材料，屈服點延伸率是試樣在非連續屈服開始和結束時的延伸率之差（即應變增加而應力不增加的區域）。

抗拉強度 - 材料在拉伸試驗期間能夠承受的最大力或應力。

斷面收縮率 - 材料延展性的測量。這是試樣原始橫截面積與測試後其最小橫截面積之間的差值，通常表示為原始橫截面的百分比減少。最小橫截面可以在斷裂時或斷裂後測量。

標本

由於金屬材料的應用範圍極廣，ISO 6892-1 適用於多種試樣類型。主要的試樣類型包括薄板、厚板、線材、棒材和管材。有關試樣製備和測量的完整詳細資訊可在附錄中找到：

附錄 B： 用於薄型產品的試樣類型：厚度在 0.1 至 3 mm 之間的薄板、帶材和扁材。

附錄 C： 用於直徑或厚度小於 4 mm 的線材、棒材和型材的試樣類型。

附錄 D： 用於厚度等於或大於 3 mm 的薄板和扁材，以及直徑或厚度等於或大於 4 mm 的線材、棒材和型材的試樣類型。

材料測試系統

由於 ISO 6892-1 測試是在各種金屬上進行的，因此系統力值要求可能會有很大差異。測試機的測力系統必須符合 ISO 7500-1 的 1 級或更高精度。Instron 6800 系列提供的測試框架適用於從金屬薄板 (10kN) 到鋼板 (600kN) 的測試。6800 系列提供卓越的負載框架，包括預載軸承、精密滾珠螺桿、極高剛性的橫樑和底座樑，以及低伸長率驅動帶。這些特性有助於實現整體的先進性能，產生高度準確的結果。這些特性還有助於最大限度地減少測試期間儲存的能量，這在根據 ISO 6892-1 測試高強度金屬材料時尤為明顯。

夾具

有許多不同的夾持技術適用於 ISO 6892-1 測試（楔形、液壓、氣動等），根據它們對試樣施加夾緊力的方式，它們都可以被歸類為比例式或非比例式。

使用比例式夾具時，施加在試樣上的力與施加的拉伸載荷成正比。隨著測試期間拉伸載荷的增加，對試樣的夾緊力也會增加。楔形夾具是比例式夾持的熱門選擇，有手動、氣動和液壓多種形式，以適應廣泛的測試應用。楔形夾具的形狀使其能夠施加比例壓力：當拉伸力施加到試樣上時，試樣被更緊地拉入楔形的窄處，從而增加夾緊壓力。

使用非比例式夾具時，試樣上的夾緊力保持一致，且與施加的拉伸載荷無關。這在側動式夾具和疲勞額定液壓楔形夾具中很常見，其夾緊力由與試樣拉伸載荷不直接相關的動力源產生。該來源通常是高壓（210 bar/3000 psi 或更高）液壓供應。非比例式夾具的一個優點是夾緊力通常更具可調性，這提供了更多潛在的應用優勢。例如，在測試未加工的試樣時，精細調整可以幫助使用者實現最佳夾緊壓力，同時最大限度地減少可能導致過早失效的應力集中。

延伸計

通常有三種不同類型的延伸計用於 ISO 6892-1 測試：夾持式設備、非接觸式設備和自動接觸式延伸計。根據所需的計算，延伸計必須符合 ISO 9513 的 1 級或 2 級精度。夾持式延伸計（如 2630 系列）是最常用的類型。這些設備可以提供極其準確和穩定的應變數據，且通常比其他類型更便宜。它們需要足夠堅固，以在測試量大的實驗室中生存，並在測試期間未取下的情況下，吸收高容量金屬試樣斷裂時產生的任何衝擊。

自動接觸式設備（如 AutoX750）具有可重複夾緊力和放置位置的優點，這可以減少不同操作員手動放置夾持式延伸計時產生的差異。自動接觸式設備還可以適應多種標距長度，這對於需要測試多種試樣類型的使用者來說具有成本效益。AutoX 的設計足夠堅固，可以在整個測試過程中保持安裝狀態直到失效。然而，當與 Bluehill® Universal 軟體結合使用時，AutoX750 可以設置為在試樣失效前自動取下，以防止刀口過度磨損。

非接觸式設備（如 AVE 3 自動影片延伸計）具有消除延伸計與試樣物理接觸所產生的任何影響的優點。例如，如果測試試樣非常薄（如包裝金屬），夾持式設備的重量可能會顯著改變結果。用於將設備固定到脆弱試樣上的刀口也可能損壞試樣並導致過早失效。此外，由於 AVE 不接觸材料，因此在測試高容量材料時，延伸計不存在損壞或磨損的可能性。

測試軟體

幾乎所有現代測試機都預裝了軟體，重要的是測試軟體中的計算符合 ISO 6892-1 並與現有數據匹配。並非所有軟體套件都是平等的，了解您選擇的平台能提供可靠的結果至關重要。

全球成千上萬的客戶依靠 Bluehill Universal 來根據 ISO 6892-1 測試其材料。ISO 6892-1 測試中所需的所有計算都已預先配置在 Bluehill Universal 中，但對於那些希望從頭開始建立自己方法的使用者，該介面讓使用者可以輕鬆地手動輸入自己的計算。金屬方法套件還提供適用於以下所有標準的預建方法：ASTM E8 / E8M、ASTM A370、ASTM A615、ASTM E646、ASTM E517、EN10002、ISO10113 和 ISO10275。

產出量

大多數根據 ISO 6892-1 進行測試的實驗室需要定期測試大量試樣。因此，任何可以增加產能的方法都是有利的。幸運的是，有許多選項可以增加實驗室的測試產能。微小的軟體修改可以減少重複性任務，而某些夾具和延伸計可以減少設置時間並增加可重複性，從而減少重新測試的需求。最後，還可以選擇完全自動化整個測試過程，這使得測試可以運行數小時而無需任何操作員互動。