方钢力学性能检测标准方法详解

问：方钢力学性能检测标准方法有哪些？如何依据国家标准执行检测？

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》

2.GB/T 232-2010《金属材料 弯曲试验方法》

3.GB/T 229-2020《金属材料 夏比摆锤冲击试验方法》

4.GB/T 700-2006《碳素结构钢》

5.GB/T 1591-2018《低合金高强度结构钢》

二、标准内容

1.GB/T 228.1-2021

该标准规定了金属材料在室温下拉伸性能的测试方法，适用于方钢的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率等指标的测定。试样需按标准尺寸加工，横截面为矩形，标距段长度需满足比例要求（如L₀=5.65√S₀）。试验速度根据材料特性分为两阶段：弹性阶段采用应变速率控制（≤0.00025/s），塑性阶段采用横梁位移速率控制（≤0.008/s）。屈服强度测定采用非比例延伸法（Rp0.2），抗拉强度为最大力对应的应力值，断后伸长率通过标距段断裂后长度变化计算。试验设备需符合1级精度要求，数据记录需包含应力-应变曲线。

2.GB/T 232-2010

该标准规定了金属材料弯曲性能的测试方法，用于评估方钢的塑性变形能力。试样厚度≤3mm时采用支辊式弯曲装置，厚度＞3mm采用液压式万能试验机。弯曲角度分为180°和90°两种，压头直径根据材料厚度选择（d=2a或3a，a为试样厚度）。试验过程中需记录弯曲力-位移曲线，若试样表面出现裂纹或分层则判定为不合格。冷弯试验后需检查试样受拉面是否存在可见裂纹，裂纹长度超过2mm视为失效。该方法适用于厚度3-30mm的方钢。

3.GB/T 229-2020

该标准规定了夏比V型缺口冲击试验方法，用于测定方钢在低温环境下的韧性。试样尺寸为55mm×10mm×10mm，缺口深度2mm，根部半径0.25mm。试验温度范围覆盖-196℃至室温，低温环境通过液氮浴或制冷装置实现。冲击吸收能量（KV2）需精确至1J，若同一批次试样结果离散度超过20%需复验。标准要求试验机初始能量为300J，摆锤刀刃半径2mm，打击瞬间速度5.0-5.5m/s。试验后需分析断口形貌，区分韧性断裂与脆性断裂。

4.GB/T 700-2006

该标准规定了碳素结构钢的力学性能要求，适用于边长≤250mm的热轧方钢。Q235B级方钢屈服强度≥235MPa，抗拉强度370-500MPa，断后伸长率≥26%。化学成分要求碳含量≤0.22%，硫、磷含量分别≤0.045%。试样需从钢材厚度1/4处切取，拉伸试验速率控制在2mm/min。标准明确尺寸允许偏差：边长≤80mm时公差±0.5mm，＞80mm时±0.8%。

5.GB/T 1591-2018

该标准针对低合金高强度结构钢，Q355B级方钢屈服强度≥355MPa，抗拉强度470-630MPa，断后伸长率≥22%。合金元素要求锰含量≤1.60%，铬≤0.30%，镍≤0.50%。冲击试验温度设置为-20℃，吸收能量≥34J。试样加工需避免热影响区，热处理状态需在报告中注明。尺寸偏差要求严于普通碳钢，边长公差为±0.3%。

三、检测设备

1.万能材料试验机

精度等级：1级（误差≤±1%）

载荷范围：0-600kN，配备电子引伸计（标距25mm，精度±0.5μm）

功能模块：拉伸、压缩、弯曲夹具互换

2.冲击试验机

最大冲击能量：450J

温度控制：-196℃至100℃，精度±1℃

摆锤预扬角：150°，打击中心距750mm

3.金相制样设备

切割机：砂轮片线速度≤35m/s

镶嵌机：热压压力15MPa，温度150℃

抛光机：转速600rpm，金刚石悬浮液粒度0.05μm

4.硬度计

洛氏硬度计：HRC标尺，压头金刚石圆锥（顶角120°，尖端半径0.2mm）

布氏硬度计：载荷3000kgf，压头直径10mm，保载时间30s

5.尺寸测量仪器

数显卡尺：分辨率0.01mm，量程0-300mm

激光测厚仪：精度±0.005mm，重复性0.002mm

光学投影仪：放大倍数50X，视场直径15mm

设备需定期通过CNAS校准，拉伸试验机每12个月进行力值校准（标准砝码法），冲击试验机每6个月进行能量校准（标准试样法）。试验环境温度需控制在23±5℃，湿度≤70%RH。