金属检测

建筑钢材的屈服强度是衡量其抵抗塑性变形能力的核心指标，直接关系到建筑结构的安全储备与使用寿命。为确保测试结果的准确性与行业可比性，我国通过《金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法》（GB/T 228.1-2010）等标准，对屈服强度测试的全流程进行规范。本文结合国标要求，详细解析测试中的关键环节与实操方法，为检测人员提供清晰指引。

国标中屈服强度的术语与定义

GB/T 228.1-2010明确了屈服强度的两类核心指标：上屈服强度（ReH）是试样拉伸时力首次下降前的最大应力；下屈服强度（ReL）是屈服阶段不计初始瞬时效应的最小应力。对于无明显屈服平台的高强度钢材（如屈服强度＞600MPa的合金钢），国标允许用“规定非比例延伸强度Rp0.2”替代——即试样产生0.2%塑性变形时的应力，以此反映材料的塑性变形抗力。

需注意的是，国标严格区分“屈服”与“延伸”：屈服是材料在恒定或下降力下的塑性变形，延伸则是总变形。检测人员需准确理解术语，避免因概念混淆导致结果判定错误。

试样制备的精度要求

试样形状与尺寸需符合国标规定：圆形试样常用直径10mm、标距50mm（比例标距L0=5.65√S0，S0为原始横截面积）；矩形试样常用厚度≤3mm、宽度12.5mm、标距50mm。比例标距可确保试样变形均匀，是国标推荐的标距方式。

试样加工精度需达标：圆形试样直径公差±0.05mm，矩形试样厚度公差±0.1mm；表面需光滑无毛刺、划痕或热处理缺陷（如淬火裂纹），避免应力集中影响测试结果。加工时试样温度需≤150℃，防止过热改变材料性能。

原始横截面积（S0）的测量误差需≤0.5%：圆形试样用千分尺测垂直方向直径取平均，矩形试样用游标卡尺测宽度与厚度（各取三点平均）。S0的准确性直接影响屈服强度计算（Re=Fe/S0，Fe为屈服力），需严格控制。

试验设备的技术规范

万能试验机需符合GB/T 16825.1-2008的精度要求（测力系统误差≤±1%，Class 1级），夹头需与试样形状匹配（圆形用V型夹头，矩形用平夹头），确保试样轴线与试验机轴线重合，避免偏心加载。

引伸计需满足GB/T 12160-2019的要求：标距误差≤±0.5%，应变精度≥Class 0.5级（误差≤±0.5%）。有屈服平台的钢材需用与试样标距一致的引伸计（如50mm标距试样用50mm引伸计）；无屈服平台的钢材需用能测小应变（0.2%）的引伸计。

设备需定期校准：试验机测力系统每12个月校准一次，引伸计每6个月校准一次，校准机构需具备CNAS资质。试验前需检查设备状态（油泵、阀门、引伸计固定螺丝），确保运行稳定。

试验前的环境与试样准备

试样需在常温（10-35℃）下放置24小时以上，消除加工内应力。试验环境需干燥、无振动，避免温度波动（如阳光直射、空调直吹）影响材料性能——常规建筑钢材测试采用室温条件。

试样需标识：用钢印或记号笔在非标距部位标记编号，钢印深度≤0.1mm，防止破坏表面应力状态。标识需清晰，避免试样混淆。

引伸计安装需规范：夹爪固定在标距两端，确保接触良好无滑动；安装后预拉引伸计，检查应变显示是否为零，消除初始误差。

测试流程的关键操作

第一步装夹试样：将试样放入夹头，缓慢夹紧，确保标距段位于夹头中间无歪斜。夹紧力适中，避免夹头损伤试样表面（如矩形试样边缘压痕）。

第二步施加预载荷：预载荷为屈服载荷的5%-10%（如ReL=300MPa的试样，预载荷约300×S0×0.05），目的是消除试样与夹头的间隙，确保引伸计精度。预加载速率≤10MPa/s，避免冲击。

第三步正式加载：弹性阶段加载速率控制在2-20MPa/s（ReL≤600MPa的钢材），确保弹性变形充分发展；接近屈服载荷时，切换为应变速率控制（0.00025-0.0025/s），保持恒定应变加载，便于捕捉屈服点。

第四步记录数据：试验机需实时记录力-应变曲线，清晰显示屈服特征（上屈服点、下屈服点或平台）。无屈服平台的钢材需记录应变0.2%时的力值，用于计算Rp0.2。

屈服强度的判定与计算

下屈服强度（ReL）判定：曲线有屈服平台时，取平台最小力（FeL）计算ReL=FeL/S0；无平台但有拐点时，取力首次下降前的最小力。

上屈服强度（ReH）判定：取曲线中力首次达到的最大值（FeH）计算ReH=FeH/S0，需排除夹头松动等初始瞬时效应，仅取材料本身的屈服峰值。

规定非比例延伸强度（Rp0.2）判定：通过引伸计记录应变0.2%时的力值（Fp0.2）计算Rp0.2=Fp0.2/S0。需确保引伸计标距与试样一致，加载时无滑动。

结果修约需遵循GB/T 8170-2008：ReL≤600MPa时修约间隔5MPa（如342MPa→340MPa）；ReL＞600MPa时修约间隔10MPa（如658MPa→660MPa）。

常见误差的控制措施

偏心加载是主要误差源：试样装夹歪斜或轴线不重合会导致弯曲应力，使ReL偏低（最多低10%）。控制方法：用直角尺检查垂直度，夹紧后轻敲试样确保无歪斜。

加载速率过快会使结果偏高：弹性阶段速率＞20MPa/s会导致弹性变形不充分，屈服点提前；屈服阶段应变速率＞0.0025/s会使塑性变形不充分，ReL偏高。控制方法：使用试验机“速率控制”模式，严格按国标设置速率。

引伸计安装不当会导致应变误差：夹爪未夹紧或标距偏移会使应变显示异常，影响Rp0.2计算。控制方法：安装后轻拉夹爪检查滑动，试验前标定引伸计确保标距准确。

试样缺陷会导致结果异常：表面划痕、夹渣会引起应力集中，使ReL偏低；加工过热会使材料软化，ReL偏低。控制方法：加工前检查原材料表面，加工时用冷却液降温。