化工检测

拉伸性能是塑料材料力学性能的核心指标之一，直接关系到产品的使用安全性与可靠性。GB/T 1040《塑料 拉伸性能的测定》是我国塑料拉伸检测的国家标准，ASTM D638《Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics》是美国材料与试验协会发布的行业标准，两者均为全球范围内广泛应用的检测依据。由于制定背景与适用场景的差异，两者在试样、设备、条件及结果处理等方面存在诸多不同，直接影响检测结果的可比性。本文将从多维度分析两者的差异，为检测人员的标准选择与结果解读提供参考。

试样类型与尺寸的差异

GB/T 1040根据塑料的硬度、厚度及测试需求，规定了5种哑铃型试样（1型至5型）。其中1型试样总长150mm，标距50mm，平行部分宽度10mm，厚度通常为2mm或4mm；

2型试样总长115mm，标距25mm，平行部分宽度4mm，适用于薄试样或小尺寸材料；

3型为长条形试样，适用于无法制备哑铃型的材料；

4型与5型则针对厚度较大（如＞4mm）或特殊形状的材料设计。标准对试样尺寸的公差要求严格，例如厚度≤4mm的试样，厚度公差需控制在±0.05mm，平行部分宽度公差为±0.2mm。

ASTM D638同样采用哑铃型试样，但划分方式与GB/T 1040不同，分为Type I至Type V共5种类型。Type I试样总长165mm，标距50mm，平行部分宽度13mm，厚度通常为3.2mm（1/8英寸），是最常用的类型；Type II试样总长115mm，标距25mm，平行部分宽度6mm，适用于小尺寸或高伸长率材料；Type III至Type V则针对薄试样（如薄膜）、厚试样或特殊应用场景设计。与GB/T 1040相比，ASTM D638对试样尺寸的公差要求相对宽松，例如Type I试样的厚度公差为±0.1mm，平行部分宽度公差为±0.3mm。

试样尺寸的差异直接影响拉伸结果的计算。例如，GB/T 1040的1型试样平行部分宽度为10mm，而ASTM D638的Type I为13mm，若使用相同厚度的材料，两者的原始横截面积相差30%，会导致拉伸强度（力/面积）结果出现显著差异。

此外，标距长度的不同（如GB/T 1040的2型标距25mm与ASTM D638的Type II标距25mm虽数值相同，但平行部分长度不同），也会影响伸长率的计算精度。

试验设备要求的差异

GB/T 1040对拉力试验机的力值范围要求为：试样预期断裂力应落在试验机满量程的20%至80%之间，以保证力值测量的准确性。夹具方面，标准推荐使用楔形夹具或平夹头，要求夹持面具备足够摩擦力（如表面纹理处理），防止试样打滑；对于软塑料或弹性体，允许使用自紧式夹具，但需确保夹具的夹持力均匀。

ASTM D638对试验机的力值范围要求更宽泛：试样断裂力需落在满量程的10%至90%之间，覆盖了更多低强度或高强度材料的测试需求。夹具要求更为详细，例如对于弹性体或伸长率超过100%的材料，强制推荐使用自紧式夹具，且夹具的移动速度需与试验机十字头速度完全同步，避免因夹具滞后导致的应变测量误差。

此外，ASTM D638对引伸计的精度要求更高，规定引伸计的测量误差需≤±1%，对于伸长率超过100%的试样，明确要求使用视频引伸计（而非传统的接触式引伸计），以避免引伸计与试样之间的摩擦影响结果。

设备差异带来的影响不可忽视。例如，若使用GB/T 1040规定的夹具测试高伸长率弹性体，可能因夹持力不足导致试样打滑，使断裂力测量值偏低；而ASTM D638的自紧式夹具可随试样拉伸自动增加夹持力，有效避免此类问题。引伸计精度的差异则会直接影响拉伸模量的计算——ASTM D638的高精准引伸计能更准确捕捉应力-应变曲线的线性段，使模量结果更可靠。

试验条件设定的差异

GB/T 1040根据塑料的硬度与弹性，将试验速度分为3个等级：硬塑料（如ABS、PC）通常采用5mm/min或50mm/min；软塑料（如PE、PP）采用50mm/min或200mm/min；弹性体（如TPU）则采用200mm/min。试验速度的选择需与材料的应变率敏感性匹配——硬塑料对速度更敏感，低速测试能更准确反映其静态拉伸性能。

ASTM D638的试验速度设定基于试样类型与材料模量：对于Type I和Type II试样，若材料拉伸模量＜1000MPa（如软塑料），试验速度为50mm/min；若模量≥1000MPa（如硬塑料），则采用5mm/min；Type III至Type V试样统一使用50mm/min。与GB/T 1040相比，ASTM D638的速度设定更强调“模量匹配”，而非单纯的材料硬度，例如某些高模量的软塑料（如增强PE）需采用低速测试，而低模量的硬塑料（如增韧PC）可采用高速测试。

环境条件方面，两者均规定标准试验环境为温度23±2℃、相对湿度50±10%，但状态调节要求不同。GB/T 1040要求塑料试样在标准环境中调节至少24小时（对于湿度敏感材料如PA，需调节48小时）；ASTM D638则允许根据材料的吸湿性调整调节时间，例如PA66需调节72小时，且明确规定“调节后的试样需在30分钟内完成测试”，避免环境湿度变化影响结果。

此外，ASTM D638允许在非标准环境（如低温或高温）下测试，但需在报告中注明环境参数；GB/T 1040虽未禁止非标准环境测试，但未明确参数标注要求。

结果计算与表示的差异

GB/T 1040中，拉伸强度的计算为“断裂力除以试样原始横截面积”（σt=Fb/A0），其中Fb为试样断裂时的最大力；拉伸模量为应力-应变曲线线性段的斜率，线性段取应变0.0005至0.002之间的部分（对应应力约为模量的0.05%至0.2%）；断裂伸长率为“断裂时的标距增量除以原始标距”（εt=(Lb-L0)/L0×100%），需使用引伸计或标线测量。

ASTM D638的拉伸强度计算方式与GB/T 1040一致，但对于弹性体或韧性塑料，允许使用“屈服力”（而非断裂力）计算“屈服拉伸强度”，更贴合材料的实际使用场景（如弹性体的屈服点是其弹性极限的关键指标）。拉伸模量的线性段取值更宽泛：允许取应变0.001至0.005之间的部分，或根据材料特性选择“最线性”的区间，例如对于模量较低的弹性体，可扩大线性段范围以提高计算精度。

伸长率的计算差异更明显：GB/T 1040允许使用十字头位移计算伸长率（仅适用于伸长率≤100%的材料），而ASTM D638规定“伸长率超过100%的试样必须使用引伸计测量”，因为十字头位移包含了夹具与试验机的变形，会导致伸长率测量值偏大。例如，测试TPU弹性体时，GB/T 1040用十字头位移测得的伸长率可能比ASTM D638用引伸计测得的结果高20%至30%。

数据修约与有效性判断的差异

GB/T 1040的数据修约遵循GB/T 8170《数值修约规则与极限数值的表示和判定》，即“四舍六入五留双”。例如，拉伸强度若为32.45MPa，修约后为32.4MPa；伸长率若为45.5%，修约后为46%（当末位为5且前面为奇数时进1）。试验结果的有效性判断严格：若试样在标距外断裂（如夹具附近）、因夹具打滑断裂或试样本身有缺陷（如气泡、裂纹），结果无效，需重新测试。

ASTM D638的数据修约遵循ASTM E29《Standard Practice for Using Significant Digits in Test Data to Determine Conformance with Specifications》，强调“有效数字与试验精度匹配”。例如，若拉力机的力值精度为±0.1kN，拉伸强度的有效数字保留三位（如32.5MPa）；若精度为±1kN，则保留两位（如33MPa）。伸长率的修约更灵活，允许保留一位或两位有效数字，具体取决于测量精度（如引伸计精度±0.5%时，伸长率保留两位）。

有效性判断方面，ASTM D638更宽松：若试样在标距外断裂，但断裂位置距离标距边界≤2mm，结果仍有效；若因夹具问题导致断裂，需注明“夹具影响”，但无需重新测试。例如，测试硬塑料时，若试样在标距外1mm处断裂，ASTM D638认为结果有效，而GB/T 1040则判定无效，需重新取样。这种差异会影响试验效率——ASTM D638的宽松规则可减少重复测试的次数，而GB/T 1040的严格规则更保证结果的一致性。