JIS Z 2241-1998 金属材料拉伸试验方法(中文版)

内部资料 仅供参考 如有疑问 以原文为准 日本工业标准JIS 金属材料的拉伸试验方法

JIS Z 2241-1998

导言 本日本工业标准是基于ISO 62:1984金属材料――拉伸试验，通过翻译国际标准的相应部分制定而成，对国际标准的技术内容未作修改。在这次修订中，把应力速率的上限规定为50％/min，为的是和国际标准保持一致。本标准也规定了应力速率为＞50％/min～80％/min内容，为的是和日本工业标准的材料和产品标准保持一致。

1 适用范围 此日本工业标准规定了金属材料拉伸试验方法。

注：以下标准为相应的国际标准：

ISO 62:1984金属材料――拉伸试验

2 引用标准 本标准在条文中适当处引用了下列标准中的条款。应该引用下列标准的最新版本。

JIS B 7721 拉力试验机应力测量系统的校验 JIS B 7741 单轴试验用引伸计的标定 JIS G 0202 铁和钢术语（试验） JIS Z 2201 金属材料的拉伸试验试样 JIS Z 8401 数字修约规则

3 定义 JIS G 0202中规定相关定义和以下定义适用于本标准：

a) 标距【gauge length】 测量伸长用的试样圆柱或棱柱部分的长度。

1) 原始标距【original gauge length(Lo)】 施力前的试样标距。 2) 断后标距【final gauge length(Lu)】 试样断裂后的标距。

b) 引伸计标距【extensometer gauge length(Le)】 用引伸计测量试样伸长时所用试样的平行长

度部分长度（这个长度不同于Lo，应该比b、d或管状试样的外径大，但是要比试样平行长度部分短。

这里，b：板状试样平行部分的宽度，或从管材轴向上截取的试样的平均宽度，或棒状试样的宽

度。

d：圆形截面试样的直径。

c) 伸长【elongation】 试验期间任一时刻原始标距的增量。

d) 伸长率(%)【percentage elongation】 原始标距的伸长与原始标距(Lo)之比的百分率。

1) 残余延伸率(%)【percentage permanent elongation】 卸载后原始标距的伸长与原始标距

(Lo)之比的百分率。

2) 断后伸长率(%)【percentage elongation after fracture(A)】 断后标距的残余伸长（Lu

－Lo）与原始标距（Lo）之比的百分率。

备注 1 对于比例试样，若比例系数不为5.65，符号A应附以下脚注说明所使用的比例系

数。

2 对于非比例试样，符号A应附以下脚注说明所使用的原始标距，以毫米（mm）表示。

3) 断裂总伸长率(%)【percentage total elongation at fracture(At)】 断裂时刻原始标距

的总伸长（弹性伸长加塑性伸长）与原始标距(Lo)之比的百分率。

4) 最大力伸长率(%)【percentage elongation at maximum force】 最大力时原始标距的伸

长与原始标距（Lo）之比的百分率。应区分最大力总伸长率（Agt）和最大力非比例伸长率

。 （Ag）

－1－

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5) 屈服点延伸率(%)【percentage yield point elongation】 呈现明显屈服（不连续屈服）

现象的金属材料，屈服开始至均匀加工硬化开始之间引伸计标距的伸长与引伸计标距（Le）之比的百分率。

屈服点延伸率(%)会因材料的时效作用而变化。

e) 断面收缩率【percentage reduction of area】 断裂后试样横截面面积的最大缩减量与原始横

截面之比的百分率。

f) 最大力【maximum force(Fm)】 试样在屈服阶段之后所能抵抗的最大力。对于无明显屈服（连

续屈服）的金属材料，为试验期间的最大力。

。 g) 应力【stress】 试验期间任一时刻的力除以试样原始横截面积（So）

1) 抗拉强度【tensile strength(Rm)】 相应最大力(Fm)的应力。 2) 屈服强度【yield stress】 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

力不增大的应力点，应区分上屈服强度和下屈服强度。

】 试样发生屈服而力首次下降前的最高应力。 2.1）上屈服强度【upper yield stress（ReH）

】 在屈服期间，不计初始瞬时效应时的最低应力。 2.2）下屈服强度【lower yield stress（ReL）

】非比例延伸率3) 非比例延伸强度【proof stress of non proportional elongation（Rp）

等于规定的引伸计标距百分率时的应力。使用的符号应附以下脚注说明所规定的百分率。

】总延伸等于规定的引伸计标距4) 规定总延伸强度【proof stress，total elongation（Rt）

百分率时的应力。使用的符号应附以下脚注说明所规定的百分率。

】卸除应力后残余延伸率等于规定的引伸5) 规定残余延伸强度【permanent set stress（Rr）

计标距百分率时对应的应力。使用的符号应附以下脚注说明所规定的百分率。

4 原理 试验系用拉力拉伸试样，一般拉至断裂，测定规定的一项或几项力学性能。

5 试样 对拉伸试样的规定如下：

a) 除非另有规定，否则拉伸试样应符合JIS Z 2201的规定。

b) 试样的取样和制备应该按相关的日本工业标准的规定进行，在试样的取样和制备过程中应避免

变形和温度对试样力学性能的影响，特别是在测量上屈服强度、下屈服强度或延伸强度时注意避免这些因素的影响。

当试样采用剪切或冲压加工时，会存在冷作硬化对性能的影响，所以必须对试样平行部分进行精加工，以除去此影响区。

c) 试样要避免校直、但在必要时，也可用一些不会影响试样机械性能的方法来校直。

d) 通常，要用冲头在试样表面打出标记，或划细线作标记。然而，对于对划痕敏感或极硬的试样

不宜这样操作，而是在试样表面涂一层漆后划线。

备注：如果用引伸计测量伸长，就没有必要做标距标记。

6 拉伸试验机 拉伸试验机应该符合以下规定：

a) 拉伸试验所用的试验机应选取日本工业标准JIS B 7721中的1级或以上级别。 b) 试验机安装在刚性基础上，使其轴线通过夹头中心。

c) 试验机经大修、更换主要部件、检修后，必须按日本工业标准JIS B 7721规定检验后才能使用。 d) 一般情况下，根据使用情况，要求每隔一段时间，要对机器的准确度进行校验。

7 试验要求 试验应该符合以下规定：

7.1 试验载荷 试验时，由于试样是用夹头夹住来加载的，因此，所加载荷一定要在轴线上。 7.2 试验速度 加载速度要均匀，试验时应指明加载速率、变形速率及加载所需时间，加载速率的

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选择应该符合以下规定：

a) 对于加载速度对所测性能影响大的材料，在进行拉伸试验时，加载速度应根据该材料标准中的

要求而定。

在没有特别规定的情况下，加载速度按b）和c）的要求来选择，以对载荷及变形进行精确测量。 b) 在测量上屈服强度、下屈服强度、屈服强度时，在各自规定的强度1/2以下，可用任一较合适

的加载速度加载。但当超过规定强度1/2直到达到上屈服点、下屈服点、屈服强度，其平均应

22

，对于铝及铝合金来说，应不大于30N/力速率，对钢来说应为3N/（mm・S）～30N/（mm・S）

2

。 （mm・S）

c) 当不必测量上屈服点、下屈服点或屈服强度时，在测量抗拉强度、断后伸长、断面收缩率过程

中，达到规定的抗拉强值1/2之前，可用任一合适的速度加载；但当超过规定的抗拉强度1/2后，对于钢来说，试样平行部分的平均应变速率应为20％/min～50％/min，对于铝及铝合金，试样平行部分的平均应变速率应不超过50％/min。若在测量上屈服点、下屈服点或屈服强度之后继续测量抗拉强度，后阶段的应变速率应按以前述规定。

备注 1 应变速率＞50％/min～80％/min下的试验速度应该符合相应的JIS的材料标准规定。

2 应变速率可以使用引伸计测定。

7.3通常试验温度在10℃～35℃。如有特殊要求，可将试验温度在23±5℃。但是，对于某些热敏材料，试验温度按相应的JIS的材料标准规定。

8 测定平行部分原始截面积、标距、屈服强度、延伸强度、抗拉强度、屈服延伸、断后伸长和截面收缩面积。

a) 试样平行部分原始截面积的测定应该符合以下规定：

1) 除管状试样外，试样平行部分原始截面积应在标距的两端和中心部位测量，然后得出平均

值。

但是，对于有锥度的试样，试样的原始截面积应在试样的细端部测量。 对于管状试样，试样的原始截面积应在试样端部测量。

2) 对于圆形或管状试样，测定原始截面积时，测得的直径应该是二个相互垂直方向直径的平

均值。

测量管状试样横截面的厚度时，应在管端圆周上测量不少于三个值，然后取其平均值。 备注：管状试样内外直径差的平均值是测量二个相互垂直方向上，四个地方壁厚所得的平

均值）

3) 为了测定一原始横截面积，测量相应的直径、宽度及厚度时，测量精度至少达到所测尺寸

的0.5%。如2mm的尺寸、至少达到0.01 mm。

4) 对于圆形或矩形截面试样，精加工时，也要严格控制尺寸精度，其尺寸变化（最大值减去

最小值）不能超出表1所给出的误差范围。测量原始截面积尺寸时，可以只测一个部位，而不是按1）中所述，测量三个部位，然后取其平均值。

经精加工后的试样平行部分尺寸与公称尺寸之差不超过表1中所规定的偏差，这时，试样原始横截面积可以用公称尺寸来计算。

表1 试样尺寸的允许偏差

单位：mm

圆形截面试样 公称直径

偏差

厚度不小于6mm的矩形截面试样 公称厚度

偏差

公称宽度25～＜40

偏差0.05

厚度小于6mm的矩形截面试样 公称厚度 0.6～＜1.21.2～＜2.5

偏差

公称宽度

偏差

10～＜12 0.0256～＜12 0.020.002 12.5～＜25 0.020.004

≥25 0.04-

- 12～＜16 0.03 12～＜20 0.04≥16 0.04 ≥20 0.05≥40 0.10- - 2.5～＜6 0.01 －3－

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b) 测量试样标距时，要选用合适的测量仪器，其精度至少要达到公称标距的 0.4%。

当使用标距标记器或引伸计时，要按上述规定对其标距进行校正。如果引伸计的标距不大于公称标距的1.0%，公称标距可以作为原始标距。

c) 上屈服强度及下屈服强度的计算应该通过下式计算来求得：

对于上屈服强度

σSU=FSU/A0

对于下屈服强度

σSL=FSL/A0 2

； 上式中，σSU ：上屈服强度（N/mm）2

； σSL： 下屈服强度（N/mm）

； FSU： 1）中所述的最大力（N）； FSL： 2）中所述的最小力（N）

A0： a）中所述的试样原始截面积；

如果不担心引起混乱，σSU和σSL可以写成σS。

（例如，在装1) 为了测定上屈服强度，需要测出试样平行部分开始屈服时的最大载荷FSU（N）

有测力刻度盘的材料试验机上，发现测力刻度盘上指针停止或往回走时，此时的载荷即为

。 FSU，可以从刻度盘上读出）

（例如，在装2) 为了测定下屈服强度，需要测出试样平行部分开始屈服时的恒定载荷FSL（N）

有测力刻度盘的材料试验机上，发现测力刻度盘上指针停止或往回走时，此时的载荷即为

。 FSL，可以从刻度盘上读出）

d) 延伸强度的计算应该通过下列方法求得：

1) 规定非比例延伸法

σε=Fε/Ao

2

； 上式中，σε：用规定非比例延伸法计算得的伸长强度值（N/mm）

Fε：使用引伸计绘制载荷—伸长曲线，从表示伸长的轴（横轴）表示规定非比

例延伸(ε%)的点作平行于曲线最初阶段直线部分的直线，此直线与曲线的

（见图1a）； 交点即可读出Fε（N）

2

； A0：a）中所述的试样原始截面积（mm）

为了记录，应用引伸计记录纸记录伸长数值。应使用JIS B 7741规定的等级2的引伸计，或更高级别的引伸计。 备注：例如，计算规定非比例延伸ε＝0.2％时的延伸强度：

σ0.2=F0.2/Ao

2) 规定残余延伸法

规定残余延伸强度的验证：试样施加相应于规定残余延伸强度的力，保持15秒，卸力后验证残余延伸率未超过规定的百分率（见图1b）。 3) 规定总延伸法

在规定残余伸长ε%的力（Fλ）产生的总延伸λ%已知的情况下，可用下述方法求得延伸强度（见图1c）。

σε(λ)=Fλ/Ao

2

； 上式中，σε(λ)：用规定总延伸法计算得的延伸强度值（N/mm）

； Fλ：加载过程中，伸长达到总延伸λ%时的延伸强度（N）

2

； A0：a）中所述的试样原始截面积（mm）

为了记录，应用引伸计记录纸记录延伸数值。应使用JIS B 7741规定的等级2的引伸计，或更高级别的引伸计，精度可以达到测量长度±2%或±10μm。

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伸长

规定非比例伸长ε%

a) 规定非比例伸长法

伸长

规定残余伸长b) 规定残余伸长法

规定总伸长λ% c) 规定总伸长法

伸长

图1 测定伸长强度的方法

e) 抗拉强度应该通过下式求得：

σB=Fmax/Ao 2

； 上式中，σB：抗拉强度（N/mm）

Fmax：最大载荷（N）；

2

； A0：a）中所述的试样原始截面积（mm）

f) 在测量上屈服强度、下屈服强度、延伸强度，抗拉强度时，载荷值读数应精确到测量值的0.5%。

屈服强度，延伸强度、抗拉强度值应符合JIS Z 8401的规定四舍五入成整数。 g) 屈服延伸应该通过下式求得：

λr=λSL-λSU

上式中，λr：屈服延伸（％）；

λSU：通过引伸计测得的载荷—应变曲线上的上屈服强度处的总延伸值(%)；

λSL：引伸计测得的载荷—应变曲线上，屈服应力开始持续上升并超过上屈服强度

处的总延伸值(%)。

应使用JIS B 7741规定的等级2或更高级别的引伸计，引伸计标距应该等于试样的标距。 应按JIS Z 8401的规定对屈服延伸进行修约，修约到小数点后1位小数。 h) 断后伸长率应该通过下式求得：

δ=（L-Lo）/Lo×100

上式中，δ：断后伸长率（％）；

L：试样断裂后，小心地将其接在一起，中心线在一条直线上，然后测得标记点

间距离值（mm）； Lo：原始标距（mm）。

当用引伸计测量断后伸长率时，如果没有特别规定，断裂时的总的伸长可以等于上述的L值。

所用引伸计的标距等于试样标距，且测量误差为标距的±0.5%。

应按JIS Z 8401的规定对断后伸长率进行修约，修约为整数。如果标距超过100mm，应该保留到更精确的数位。 备注：如果出现如图2所示的断裂，断裂的部分能很好的配合在一起，以标距二标点间的距离(包

括裂口CP的长度) 计算断后伸长率。

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裂口

图2 断后伸长率的测定

i) 按以下规定测定断面收缩率

1) 断面收缩率应该通过下式求得：

φ=（Ao-A）/Ao×100

上式中，φ：断面收缩率（％）；

A：试样断裂后，小心地将其接在一起，中心线在一条直线上，然后按a）中的

2

； 规定测得最小截面积（mm）

2

。 Ao：按a）中的规定测得原始截面积（mm）

2) 为了测量断面收缩率，应该应用圆形截面试样。

3) 断面收缩率数值按JISZ8401标准，四舍五入成整数。

j) 为了说明试样断裂部位，必要时，用下列符号对拉伸试验结果作附录补充。

A：表示断裂部位在二标距标记之间，离中心1/4标距之内。(图3中的A部位)

B：表示断裂部位在二标距标记之间，距中心不在1/4标距之内，(如图3中的B部位) C：表示断裂部位在二标距标记点之外(如图3中的C部位)。

标距

图3 断裂部位的分类

A、B、C的具体位置可以在断裂后参照标距的长度标定。

资料性参考：

关于断后伸长率的估算：在断裂发生在试样二标距标记之间的正常断裂情况下，可应用下列方法进行断裂试样的断裂伸长估算。此处是断裂部位j）中所述的B位置(见资料性参考图1)。

资料性参考图1 断后伸长率的估算

a) 首先把试样标距分成若干合适的等分，并将这些记号划在同一条直线上。

的对称点(A)，b) 试样断裂后，将断裂部分合起来，求出以断裂处(P)点为对称中心的标距标记（O1）

然后测量O1A的长度。

c) 观察较长断裂段上标距标记点O2和A间的划痕号数(n)，找出O2和A的中心点B。若n为偶数，

则此中点B为从A到O2的第n/2个划痕；若n为奇数，则以第(n—1)/2和第(n+1)/2号划痕的中心点为B点，测出AB长度。

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d) 用下式估算断后伸长率。

断后伸长率估算值(%)=（O1A+2AB-标距）/标距×100

； 上式中，O1A：O1和A点的距离（mm）

AB：A和B点的距离（mm）； 标距：原始标距长度（mm）。

9 试验报告 当要求试验报告时，相关双方协商同意，应该选择以下内容。 a) 本标准的引用标准； b) 试样数目； c) 试样类型；

d) 试样的取样位置； e) 试样的取样方向； f) 试验结果； g) 材料类型。

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