金属材料国家标准 GB/T 系列（拉伸 / 硬度 / 腐蚀）详解

问：金属材料GB/T系列标准（拉伸/硬度/腐蚀）如何规范检测流程？核心标准与实操要点有哪些？

 答：

一、标准名称

1. GB/T 228.1-2021《金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法》  

该标准是金属材料拉伸性能检测的基础规范，覆盖绝大多数室温环境下（10℃-35℃）金属材料的拉伸试验，适用于钢材、有色金属及合金等各类金属材料的力学性能评估。

2. GB/T 231.1-2018《金属材料 布氏硬度试验 第1部分：试验方法》  

聚焦金属材料布氏硬度检测，规定了用硬质合金球压头对金属材料表面施加试验力，通过压痕直径计算硬度值的方法，适用于硬度范围≤650HBW的金属材料，尤其适合铸件、锻件等大型工件的硬度检测。

3. GB/T 10125-2021《人造气氛腐蚀试验 盐雾试验》  

针对金属材料耐盐雾腐蚀性能制定，模拟海洋大气、工业含盐环境等腐蚀条件，通过中性盐雾（NSS）、乙酸盐雾（AASS）、铜加速乙酸盐雾（CASS）等试验方法，评估材料及镀层的耐蚀能力。

4. GB/T 4340.1-2009《金属材料 维氏硬度试验 第1部分：试验方法》  

规范金属材料维氏硬度检测，采用正四棱锥金刚石压头施加试验力，通过测量压痕对角线长度计算硬度值，适用于薄板材、细丝、涂层及精密零件的硬度检测，硬度范围覆盖1HV-4000HV。

5. GB/T 15970.1-2018《金属和合金的腐蚀 应力腐蚀试验 第1部分：试验方法总则》  

作为应力腐蚀试验的通用规范，规定了金属材料在应力与腐蚀介质共同作用下的试验原理、设备要求、试样制备及试验程序，为后续专项应力腐蚀试验（如弯曲、拉伸应力腐蚀）提供基础框架。

二、标准内容

一、GB/T 228.1-2021《金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法》

该标准明确试验原理为通过万能材料试验机对试样施加轴向拉力，直至试样断裂，记录力-位移曲线并计算力学性能参数。  

试样制备需符合尺寸要求，圆试样直径范围为3mm-20mm，扁试样厚度≤25mm，标距长度分为比例标距（如5.65√S₀，S₀为试样原始横截面积）和非比例标距（如100mm、50mm）。  

试验速率按材料弹性模量（E）分级，弹性阶段速率控制在0.00025s⁻¹-0.0025s⁻¹，塑性阶段速率控制在0.005s⁻¹-0.05s⁻¹；需准确测定抗拉强度Rm（最大力除以原始横截面积）、屈服强度Rel（屈服平台对应的应力）或规定非比例延伸强度Rp0.2（产生0.2%塑性延伸对应的应力），断后伸长率A需测量断后标距长度，计算精度至0.1%，断面收缩率Z需测量试样断裂前后横截面积，计算精度至1%。

二、GB/T 231.1-2018《金属材料 布氏硬度试验 第1部分：试验方法》

试验原理为将直径D的硬质合金球压头，在规定试验力F作用下压入试样表面，保持规定时间后卸除试验力，测量压痕平均直径d，按公式HBW=0.102×2F/(πD(D-√D²-d²))计算布氏硬度值。  

试验力选择需匹配材料类型，钢材常用试验力为3000kgf（29420N），有色金属（如铝、铜合金）常用试验力为500kgf（4903N）、1000kgf（9807N）或1500kgf（14710N）；压头直径分为1mm、2.5mm、5mm、10mm，需根据试样厚度选择，确保压痕深度不超过试样厚度的1/10。  

试验过程中，试验力保持时间为10s-15s（有色金属可延长至30s），压痕直径测量需在相互垂直方向各测一次，取平均值，测量精度要求≤0.01mm；硬度值修约至整数，如测量结果为187.6HBW，修约为188HBW。

三、GB/T 10125-2021《人造气氛腐蚀试验 盐雾试验》

标准规定三种核心试验方法，中性盐雾试验（NSS）使用5%（质量分数）氯化钠溶液，pH值控制在6.5-7.2，试验箱温度保持在35℃，盐雾沉降量为1.0mL/(h·80cm²)-2.0mL/(h·80cm²)；乙酸盐雾试验（AASS）在氯化钠溶液中加入乙酸，pH值调至3.1-3.3，其余参数与NSS一致；铜加速乙酸盐雾试验（CASS）在AASS溶液中加入氯化铜，浓度为0.26g/L，试验温度升至50℃，盐雾沉降量同NSS。  

试样制备需去除表面油污、氧化皮，边缘需打磨至无毛刺，镀层试样需确保镀层厚度均匀；试验周期根据需求设定，常见周期为24h、48h、96h、168h，试验后需检查试样表面腐蚀状况，记录腐蚀面积、锈蚀等级（按GB/T 6461评定）及镀层脱落情况。

四、GB/T 4340.1-2009《金属材料 维氏硬度试验 第1部分：试验方法》

试验原理为用两相对面夹角为136°的正四棱锥金刚石压头，在试验力F作用下压入试样表面，保持规定时间后卸除试验力，测量压痕两对角线长度d₁和d₂，按公式HV=0.1891×F/(d₁+d₂)²/2计算维氏硬度值。  

试验力范围为0.098N-980.7N，根据试样尺寸选择，薄板材常用试验力为0.49N-4.9N，厚板材或锻件常用试验力为29.4N-98.1N；压痕对角线测量精度要求≤0.5μm，需取两对角线平均值计算硬度值，当两对角线长度差超过平均值的5%时，试验结果无效。  

试验保持时间为10s-15s，对于脆性材料可缩短至5s；硬度值修约规则为，HV≤100时修约至整数，100＜HV≤300时修约至1HV，HV＞300时修约至5HV，如测量结果为243.8HV，修约为244HV。

五、GB/T 15970.1-2018《金属和合金的腐蚀 应力腐蚀试验 第1部分：试验方法总则》

标准明确应力腐蚀试验需同时施加静应力或循环应力与腐蚀介质，评估材料是否发生应力腐蚀开裂（SCC）。  

试样类型包括拉伸试样、弯曲试样、U型弯曲试样，拉伸试样需按GB/T 228.1制备，弯曲试样厚度≤10mm，U型弯曲试样弯曲半径需根据材料屈服强度确定，确保试样承受的应力达到规定值（如屈服强度的70%-90%）。  

腐蚀介质需模拟材料实际服役环境，常见介质包括氯化钠溶液、硫化氢溶液、硝酸溶液等，介质温度控制精度为±2℃，pH值控制精度为±0.2；试验过程中需定期观察试样表面，记录开裂时间、裂纹长度及数量，试验结束后需通过金相显微镜或扫描电镜分析裂纹形态，判断是否为应力腐蚀开裂。

三、检测的重要性与方法

金属材料GB/T系列检测是工业生产与工程应用的质量保障核心环节，其重要性体现在三方面：一是验证材料性能是否符合设计要求，如工程机械用钢需通过拉伸试验确保抗拉强度≥690MPa、屈服强度≥590MPa，避免承载失效；二是筛选合格材料，通过硬度试验快速剔除硬度超差的零件，如轴承钢需保证布氏硬度为207HBW-255HBW，确保耐磨性达标；三是预测材料服役寿命，通过腐蚀试验评估材料在特定环境下的耐蚀能力，如海洋平台用钢需通过1000h盐雾试验无明显锈蚀，保障结构长期安全。

检测方法需严格遵循GB/T标准流程，拉伸试验需使用经计量校准的万能材料试验机，精度等级不低于1级，试样安装需保证对中性，避免附加弯矩影响结果；硬度试验前需校准硬度计，用标准硬度块（如布氏标准块硬度值197HBW±4HBW）验证设备准确性，试验位点需避开试样边缘，距离边缘距离不小于压痕直径的2.5倍；腐蚀试验需定期校准盐雾沉降量，使用精度为0.1mL的量筒收集盐雾，确保沉降量符合标准要求，试验后需按规定清洗试样（如用清水冲洗、乙醇脱水），避免残留盐粒影响腐蚀结果判定。所有检测数据需记录完整，包括试样信息、设备参数、试验条件及计算结果，确保数据可追溯，为材料质量评估提供可靠依据。