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根據 ISO 10113 標準測定r 值

根據 ISO 10113 測定垂直各向異性(r 值)

除了偏位降伏拉伸強度、塑性延伸、斷裂應變硬化指數(n 值)以及r-值,或更準確地說,垂直各向異性是透過拉伸測試測定的典型特徵值之一。 這些所有值都用於金屬的表徵,並在研發領以及品保和驗收測試中被測定。 相關標準包括 ISO 10113、ASTM E517 和 JIS Z2254。

什麼是r值? 涵義 ISO 10113 範例 影片 測試設備 下載

ISO 10113 的 r 值是多少?

r-值就是一個受到(DIN EN ISO 10113 所定義)同軸向拉伸應力之金屬試樣內「真正的塑性寬度應變與真正的塑性厚度應變的比值」。

若要計算r-值,就需要量測在均勻延展過程中得到真正的塑性寬度與厚度應變。 但由於量測長度的改變量比起量測厚度的改變量容易得多,所以在標準中所採用模型,是假設量測範圍達到最大出力 Ag(均勻延展)之前都有固定的體積。如果我們假設在達到最大出力 Ag 下的塑性延伸計r-值之前其體積都是固定,我們就可以將厚度的改變量變成是長度的改變量,然後計算出r-值。

r 值的含義

如果 r 值為 1,那麼我們正在研究一種各向同性材料,其中寬度和厚度方面的變形程度相同。 如果該值大於 1,則寬度變形更大。 如果該值小於 1,則厚度變形較大。

符合 ISO 10113 的程序和方法

ISO 10113 標準還定義了測定 r 值的三個程序和兩種方法。

三個程序: 在自動化程序中,會以延伸計來測量延伸量及寬度的變化。此外,還可以採用半自動化程序透過延伸計測量延伸量,然後透過人工方式手動測量寬度和延伸量的變化。

針對手動及半自動化的程序,r-值都是依照單點法得到。 這樣一來,就可以量測在特定的塑性拉伸程度下(例如在2%及5%塑性延長量所得到的數值)所量測到的r-值。

自動化的程序還可以讓您選擇要採用的回歸法,並涵蓋整個處理過程,也就是整個應變的範圍。 透過真正的塑性軸向應變和真正的塑性寬度應變,在指定的應變範圍得到的資料,就可以用來決定其斜率。

回歸方法最為推薦,因為它提供更可靠的 r 值,因為它是在整個範圍內平均的,而不僅是快照,就像單點方法的情況一樣(通常基於 2% 或 5% 的塑性伸長率來測定)。

標準 ISO 10113 的變更:評估完整的標距長度

直到 2020 年,根據 ISO 10113 測定的 r 值僅基於以下假設:金屬材料在平行長度內以及在均勻延伸 Ag 的範圍內沒有顯示出漸變。在此基礎上,在試樣中心部分測定寬度,並假定該值適用於整個標距長度。然而實際上,在均勻延伸過程中已發生漸變,並或多或少取決於材料。對於 r 值大於 1 的材料,其漸變行為是可被明確測量的。這點已經被不同的研究所證實。

這表示為了取得更為真實的量測值,就需要量測整個試樣長度的r-值,以便將材料的漸變減縮量也考慮進去。

因此,自 2020 年 8 月起,對 ISO 10113 標準進行了修訂。

更新標準 ISO 10113 (2020-08) 以獲得更高的 r 值再現性

自 2020 版以來,ISO 10113 (2020-08) 建議使用“用於測量瞬時寬度縮減的延伸計,以便能在整個標距長度上測量理想均勻分佈的多個位置的寬度變化。”

隨著標準的這種變化,應測定真實的試片結果並提高再現性。 此外,該方法更容易理解,因為相同的試片體積用於寬度和延伸的變化。

ZwickRoell 特別提供了 videoXtens T-160 HP,為針對該標準的理想首選。它測量超過 10 個測量軸,均勻分佈在整個測量範圍內。由於它是特別針對這個測試所設計,因此不僅能產生最真實、符合 ISO 10113 的r-值,同時其結果也非常精確,具有高度準確性。

符合 ISO 10113 的各種材料 r 值範例

rm-值

r-value

深拉鋼 DC041.850.70
IF鋼 DC062.150.55
均質鋼 H250G11.050.00
TRIP鋼 TRIP7000.85-0.02
雙相鋼 H300X0.95-0.10
不銹鋼 X5CrNi18-101.00-0.30
鋁 AlMg5Mn(軟質)0.66-0.21
鋁 AlSi1,2Mg0,4 (T4)0.640.20
銅 Cu0.80 - 0.95
青銅 CuSn1.00
黃銅 CuZn37 軟0.91-0.03

採用 videoXtens T-160 HP 測定 r 值

用 videoXtens T-160 HP 根據 ISO 10113 標準測定 r 值

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