ASTM E8 | ASTM E8M用于金属材料拉伸试验的标准试验方法

ASTM E8 / ASTM E8M标准描述了室温下金属单轴拉伸试验以及特性值的测定，包括屈服强度、屈服点、屈服点伸长、拉伸强度、断裂应变和断面缩减率。

这些值可用来预测材料的强度和韧性。

ASTM E8和ASTM E8M的区别

严格来讲，本ASTM标准包括两个标准，因此必须将ASTM E8与ASTM E8M区分开。ASTM E8指的是英寸和磅测量单位，而ASTM E8M使用的是国际单位制。这就导致用一种单位制测定的特性值并不完全等于用另一种单位制测定的特性值。然而，在实践中通常不会出现问题，因为测定和比较特性值时单位之间没有变化。

但在此情况下应注意的是，ASTM E8中用于测定应变的初始标距长度指的是4D，或圆棒试样直径的四倍，而ASTM E8M中指的是5D，或圆棒试样直径的五倍。混淆或未注意到此差异，可能会导致特性值不再具有可比性。

ASTM E8和ASTM E8M标准详细介绍了试验机和试样夹具类型，并提供了正确使用试样夹具的指导。

ASTM E8标准试样和尺寸

为试样制备提供了重要信息，以确保加工过程和后续的试样制备不会影响材料，因为这反过来会影响拉伸试验的结果。

拉伸试样的形状多种多样。 ASTM E8/ASTM E8M列出了用于金属板和金属薄板、管材、特殊试样夹具的标准平板试样，还列出了用于其他金属制品的标准圆棒试样，并规定了所有应变值参考的对应初始标距长度。 除少数例外情况外，标准中规定了试样制备所需的所有尺寸，或者指示了最小尺寸。

试样形状和试样加工过程在ASTM E8试验标准中都有定义。试样的制备必须确保材料性能不受影响。所有在试样加工过程中通过切割或冲压进行应变硬化的区域，如果它们对试样性能有影响，则必须进行相应的处理。

具有恒定横截面的产品（型材、棒材、线材等）和铸造试样

（例如铸铁、有色合金）无需加工即可进行试验。符合ASTM E8标准的首选试样形状是平板试样（带肩端）和圆棒试样。

图中显示了平板试样（上）和圆棒试样（下）以及相应的尺寸（右，单位为mm）。

图(a)显示了平板试样，图(b)显示了圆棒试样。

ASTM E8：如何进行拉伸试验

按照ASTM E8和ISO 6892-1标准，使用AllroundLine材料试验机和makroXtens引伸计进行金属材料拉伸试验。

ASTM E8标准试验速度和控制方法

重点关注试验速度。ASTM E8和ASTM E8M标准支持用五种不同的方法指定试验速度。它们分别称为

• (a)试样的应变速率，
• (b)试样的应力速率，
• (c)横梁速度
• (d)完成部分或全部试验所花费的时间，或
• (e)自由运行横梁速度（无载荷作用时试验机横梁的移动速率）。

对于所谓的屈服特性的测定（即屈服强度、屈服点伸长和规定塑性延伸强度​），一般来说是与材料从弹性到塑性行为变化有关的所有特性值，务必要确定合适的试验速度控制。因为如果是金属材料，这些特性值会明显取决于实际的试验速度，因此试验速度必须保持在规定容差范围内。ASTM E8和ASTM E8M标准通过三种不同的控制方法考虑了这一点。它们分别称为方法A、B和C。

除非产品标准或特殊应用标准规定了其他值，否则将使用下述三种方法中的所有数值。

如果屈服强度和规定塑性延伸强度的测定已完成（或无需测定），且期望试样伸长率超过5%，则可将试验速度提高至0.05（最高可达0.5 in./in./min（或mm/mm/min*））。该规范是指测量引伸计的初始标距长度或试样的初始平行长度。因此，试验速度表示为应变速率。然后在此试验速度下按照ASTM E8/ASTM E8M标准测定拉伸试验的所有其他特性值。

根据ASTM E8标准比较试验速度控制方法

符合ASTM E8标准的试验速度/控制方法

控制方法B： 闭环应变速率控制 推荐的方法	控制方法C： 横梁速度	控制方法A： 应力速度
需要引伸计	需要引伸计	不需要引伸计
无需预测试或设置（自适应控制器）	需要预测试和设置（测试系统和试样刚度的测定）	需要预测试和设置（测试系统和试样刚度的测定）

方法A：应力速度

方法A基于载荷施加过程中拉伸应力的增加。

• 在拉伸试验的线弹性部分（即在试验最初），应力施加速率必须在1.15至11.5 MPa/sec之间（这对应于10000至100000 psi/min）。
• 然而，在ASTM E8和ASTM E8M标准中明确指出，这些规范和方法并不意味着：应力增加应保持恒定直至塑性行为点，或者力增加的闭环控制可应用于线弹性范围之外。

方法C：横梁速度

方法C基于横梁的恒定速度。

• 横梁速度应设置并保持为恒定，以使试样初始平行长度的伸长为0.015 ± 0.003 in./in./min或mm/mm/min。
• 如果材料不会连续变形，建议采用此方法。

方法B：闭环应变速率

方法B基于载荷施加过程中应变速度或应变速率的控制（应变速率控制）。

• 通过使用引伸计连续不断地提供用于计算精确应变速率的应变值，试验机可保持闭环应变速率恒定。
• 该标准规定应变速率为0.015 ± 0.006 in./in./min或mm/mm/min，对应于设定应变速率时的40%容差。

使用测试软件​，应变速率始终可追溯。

• 红线(1)显示了ASTM E8标准定义的容差范围（设定速度的40%）。
• 绿色虚线代表较窄的容差范围5%，这是ZwickRoell测试系统所使用的基准，即使发生突发情况也能保证安全。良好的应变速率控制体现为(2)进口波动小以及(3)速度控制稳定。其中一个重要的要求是自适应控制器。

为什么建议采用闭环应变速率

应变速率控制增加了测试结果的可靠性，确保了可再现性。金属材料的特性值在很大程度上取决于应变速率。通常，应变速率越高，强度值就越高。合金和其他产品特性也会影响应变速率相关性。

闭环应变速率控制具有特殊优势，其中使用自适应控制器自动保持正确的应变速度：

• 节省时间：系统会自动设置正确的应变速率，无需用户干预。
• 简单可靠：这也消除了设置参数时的错误
• 精度：自适应控制器可防止应变速率过冲，使其保持恒定并完全处于容差范围内，因此，即使在发生突发情况时应变速率也能一直保持在容差限制内。

虽然此方法需要一个配备控制技术的测试系统，但这可大大简化试验操作。

ISO 6892-1标准与测试软件

您想要按照ISO 6892-1标准测试金属试样。在输入和提交相关试验参数之前，测试软件提供了符合ISO 6892-1标准的标准测试程序。该测试程序包含了符合标准的测试需要的所有参数。在软件中已预设应变速率、横梁速度和试验速度值以及对结果的评估等。与自适应控制器结合使用，操作员无需输入任何附加设置即可完全满足ISO 6892-1规范并按照标准进行试验。