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

一、金屬材料單軸拉伸蠕變試驗設備要求如下：

1、試驗機

試驗機應能提供施加軸向試驗力并使試樣上產生的彎矩和扭矩最小。試驗前應對試驗機進行外觀檢查以確保試驗機的加力桿、夾具、萬向節(jié)和連接裝置都處于良好狀態(tài)。

試驗力應均勻平穩(wěn)無震動地施加在式樣上。

試驗機應遠離外界的震動和沖擊。試驗機應具有試樣斷裂時將震動降到最小的緩沖裝置。試驗機至少應符合GB/T168252中1級試驗機的要求為了保證試驗機和夾具能夠對試樣準確地施加試驗力,應定期校準試驗機的力值和加載同軸度。

試驗機的加載同軸度應不超過10%。試驗設備兩次校準/檢定的時間間隔依據設備類型試驗條件、維護水平和使用頻次而定,除非另有規(guī)定,校準/檢定周期不超過12個月,試驗機的校準/檢定參考JJG276如果能夠證明試驗設備在更長的時間內能夠滿足相關規(guī)定的要求,那么可以延長兩次校準/檢定之間的時間。

2、伸長測量裝置

對于連續(xù)試驗,應使用引伸計測量試樣的伸長,引伸計系統(tǒng)應滿足GB/T12160中1級或優(yōu)于1級準確度的要求或者能夠滿足相同準確度要求的其他設備?？梢圆捎弥苯影惭b在試樣上的引伸計，也可以采用非接觸式的引伸計(例如:光學或激光引伸計)。

建議引伸計校準的范圍應包含預期的蠕變應變量。

引伸計應每年校準一次，除非試驗時間超過1年。如果預期試驗時間超過校準周期，應在蠕變試驗開始前對引伸計重新校準。

引伸計的標距不應小于10mm。

引伸計應該可以測量試樣單側或雙側的伸長,雙側引伸計作為優(yōu)先選擇。

在報告中應注明所使用的引伸計類型(例如;單側、雙側軸徑向)。當使用雙側引伸計測量試樣伸長時，應報告平均伸長。

注1：對于連續(xù)變試驗,引伸計直接安裝在試樣的平行部分依據引伸計Le測量變伸長率。

當引伸計安裝在試樣的夾持末端來測量蠕變伸長時，未端的外形和尺寸應保證能夠在試樣的參考長度內完全準確的測定伸長。依據參考長度 L，測量蠕變伸長率。

通常，引伸計的標距應盡可能地接近參考長度。為了提高測量準確度,標距應盡可能的大。

注2：如果僅僅測量變斷裂后的殘余伸長或規(guī)定時間的殘余伸長，則不必使用引伸計對于不連續(xù)試驗,試樣卸載后冷卻到室溫,采用合適的工具測量標距長度的殘余伸長。測量工具的精度應達到 0.01 AL，或0.01 mm,取其大者。完成測量后,試樣可以再次升溫和加載。

注3：對于采用短標試樣的小應變試驗,例如應變小于等于1%,需要選用足夠分力的測量裝置當使用鎳基合金材料的引伸計時應注意避免虛假的負蠕變。

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度方向上允許的最大偏差見表2。

對于規(guī)定溫度超過1100℃的試驗，應由雙方協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得，應考慮所有來源的誤差并對系統(tǒng)誤差進行修正。

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

如果使用引伸計，則應考慮某種方法保護爐外的引伸計部分不會由于爐外空氣溫度的波動而對長度測量產生太大影響。

讀取引伸計測量數值時，試驗機環(huán)境溫度波動不應超過士3℃。

對于不連續(xù)試驗，標距測量時的環(huán)境溫度波動不應超過±2℃。如果超過這個范圍，應考慮環(huán)境溫度變化帶來的影響。

 

金屬蠕變試驗機示意圖
 

3.2 溫度測量

3.2.1 總則

溫度顯示裝置的分辨力至少應為0.5℃，測溫裝置的準確度應等于或優(yōu)于1℃。

3.2.2 單頭試驗機

對于單頭試驗機，試樣的平行長度小于或等于50mm的應至少使用2支熱電偶。對于平行長度超過50 mm的試樣，應至少使用3支熱電偶。任何情況下應將熱電偶固定在試樣平行長度的兩端，如果使用3支熱電偶，應在試樣平行長度的中段固定1支熱電偶。

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

3.2.3 多頭試驗機

對于多頭試驗機，建議每個試樣上至少固定1支熱電偶。如果只用一支熱電偶，應固定在試樣平行長度的中間位置。如果僅在爐內安裝3支控溫熱電偶，必須要有充分的數據證明每個試樣的溫度滿足3.1的要求。

對于間接測溫裝置，要求有規(guī)律地測量每個加熱區(qū)間內熱電偶與給定區(qū)間內一定數量試樣上的溫度差值數據。對于溫度差的非系統(tǒng)部分，800℃以下不超過±2℃、800℃以上不超過士3℃。

3.2.4 缺口試樣

缺口試樣的溫度測量應滿足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

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

注：此條款不適用于間接測量裝置。

3.3 熱電偶和測溫系統(tǒng)的校準

注：不同熱電偶的相關信息見附錄A。

3.3.1 熱電偶的校準/檢定

對于試驗時間較短（通常不超過500 h）的熱電偶至少應每12個月校準/檢定一次。對于試驗時間超過12個月的貴金屬熱電偶應按以下要求校準/檢定：

————規(guī)定溫度小于等于600℃的每4年校準/檢定一次；

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

————規(guī)定溫度大于800℃的每1年校準/檢定一次。

如果試驗時間超過校準/檢定周期的應在試驗完成后立即校準/檢定。如果熱電偶重新焊接，則應在使用前再次校準/檢定。

應對試驗溫度或者包含試驗溫度的典型區(qū)間對熱電偶的偏差進行標定。

如果能夠證明熱電偶的偏差不影響6.3.1中規(guī)定允許的溫度波動的，那么可以延長兩次校準/檢定之間的時間。

由于熱電偶污染造成化學成分變化導致的溫度漂移以及人為處置的物理損傷都會導致熱電偶輸出值的變化，這些變化應該被記錄并且如果有要求應該是可獲得的。

注1：溫度波動是由所使用的熱電偶類型以及在試驗溫度下的暴露時間決定的。

如果熱電偶的漂移影響超出溫度的允許偏差，則應提高校準/檢定的頻次或者通過熱電偶的顯示值對溫度進行修正。

注2：熱電偶校準的相關信息參見附錄B。

3.3.2 溫度測量裝置的校準

溫度測量裝置（包括補償導線、接點、冷端、顯示器或記錄儀、數據線等）應該按照可以追溯至溫度國際單位的校準方法進行校準。

如果可行，應在相關溫度范圍內對測溫裝置儀表按照JJG 617每年校準一次，校準結果應在校準報告中給出。

3.4 加熱爐均溫帶的校準

加熱裝置的均溫帶應按照JJG276進行校準。

附 錄 A

（資料性附錄）

不同熱電偶的相關信息

在JJG141和JJG351中給出了關于不同類型熱電偶的資料，GB/T 4989給出了熱電偶用補償導線的信息。

對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℃。

對于廉價的K型熱電偶宜在低于400℃溫度下使用，或高溫下、時間小于1000h的情況下使用，并且不宜重復使用。

對于廉價的N型熱電偶宜在低于600℃溫度下使用，或高溫下、時間小于3000h的情況下使用，并且不宜重復使用。

熱電偶在校準周期內的溫度漂移不宜超過以下要求：

——當溫度小于等于600℃時為士1℃；

——當溫度小于等于800℃，大于600℃時為士1.5℃；

——當溫度小于等于1100℃，大于800℃時為士2℃。

對于貴金屬熱電偶，在以下的校準周期內這些要求通常可以滿足：

——當溫度小于等于600℃時為4年；

一—當溫度小于等于800℃，大于600℃時為2年；

——當溫度小于等于1100℃，大于800℃時為1年。

附 錄 B

（資料性附錄）

熱電偶校準方法

對于熱電偶的校準，推薦兩種方法。兩種方法的目的都是為了保證在校準溫度下熱電偶顯示的電動勢盡可能地與GB/T 16839.1在該溫度下的參考表保持一致（必要時對所有系統(tǒng)誤差進行修正）。兩種方法都使用標準熱電偶，這可直接溯源到國家標準。新的熱電偶應滿足GB/T16839.2中的1級要求或相同級別。測溫裝置的校準應該分開進行或在熱電偶校準期間進行。

第一種方法是基于熱電偶的原位校準，即熱電偶的校準是在實際使用的爐子或熱電偶插入至校準爐中至相同的深度且沿熱電偶絲的溫度梯度也相同。原位校準確定的誤差用于修正指定熱電偶溫度。如果誤差超過與插入深度相關的不確定度關聯的誤差極限，則熱電偶廢棄。在熱電偶校準過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爐中將熱電偶埋入與試驗爐相近的深度。在校準時，如果誤差超出實驗室的允差（必須包括插入深度的影響）時，應剪去熱電偶末端并重新焊接和/或退火后，再重新校準。如果再次校準后，仍然超出校準允差，則熱電偶廢棄。