Механические испытания на растяжение: диаграмма, образцы и протокол по ГОСТ

Растяжение — самое востребованное механическое испытание, и причина простая: за один опыт получают сразу четыре нормируемые величины. Образец закрепляют в захватах разрывной машины, тянут до разрушения и записывают, каким усилием отвечает материал на каждый миллиметр удлинения. Из этой записи выходят и прочность, и пластичность.

Сертификат РБ проводит испытания на растяжение в собственной аккредитованной лаборатории. Образцы изготавливаем сами — привозить готовые не нужно, достаточно заготовки.

Диаграмма растяжения: как её читать

Машина строит кривую «нагрузка — удлинение». Пока идёт испытание, материал последовательно проходит несколько стадий, и с каждой снимается своя характеристика.

Форма кривой сама по себе говорит о материале не меньше цифр. Длинная пологая диаграмма — пластичный металл, который перед разрушением предупредит деформацией. Короткая и обрывистая, без шейки — хрупкое поведение: такой образец лопнет внезапно. Что означает каждая из полученных величин, подробно разобрано на странице механических испытаний металлов.

Образцы для испытания на растяжение по ГОСТ

Растягивают не деталь, а образец строго заданной геометрии: рабочая часть постоянного сечения и утолщённые головки под захваты. Геометрия задана стандартом не для порядка — в расчёт напрямую входит площадь сечения, и ошибка в размере сразу становится ошибкой в мегапаскалях.

ГОСТ 1497-2023 использует пропорциональные образцы: их расчётная длина привязана к площади сечения, а не задана в миллиметрах. Коротким считается образец с расчётной длиной 5,65√F₀, длинным — 11,3√F₀. Разница принципиальна для относительного удлинения: на коротком образце δ выходит больше, чем на длинном из того же металла. Поэтому в протоколе тип образца указывается всегда, а сравнивать δ можно только между одинаковыми типами.

• Цилиндрические — точат из круга, поковки, толстого листа и стенки трубы. Основной вариант при толщине от 3 мм.
• Плоские — вырезают из листа и полосы с сохранением толщины проката; боковые поверхности обрабатывают.
• Тонкий лист и лента до 3 мм — по отдельному стандарту, ГОСТ 11701-84.
• Арматура — испытывается целым стержнем без обточки, по ГОСТ 12004-81.
• Трубы — продольный образец из стенки либо отрезок целиком, по ГОСТ 10006-80: механические испытания труб.

Три вещи портят результат чаще всего: риски от резца поперёк рабочей части (образец рвётся по риске раньше времени), нагрев при вырезке газом и потерянная привязка к партии. Подробно об отборе, размерах и изготовлении — на странице образцов для механических испытаний.

Методы А и Б по ГОСТ 1497-2023

С 1 июля 2024 года действует ГОСТ 1497-2023, заменивший ГОСТ 1497-84. Главное практическое изменение — стандарт явно разделяет два способа вести испытание:

• Метод А — с контролем скорости деформации. Машина поддерживает заданную скорость удлинения образца. Результат меньше зависит от жёсткости оборудования, поэтому метод предпочтителен, когда нужны сопоставимые данные разных лабораторий.
• Метод Б — с контролем скорости нагружения. Задаётся скорость роста напряжения. Метод привычнее и проще на машинах без обратной связи по деформации.

Скорость влияет на цифры: чем быстрее тянуть, тем выше окажется предел текучести. Поэтому метод и режим фиксируются в протоколе — без них результат нельзя корректно сравнить с чужим. Если ваша нормативная документация ссылается на старый ГОСТ 1497-84, это не повод для паники: испытание проводится по действующему стандарту, а в протоколе указываются оба обозначения. Полный перечень стандартов на методы — на странице ГОСТов на механические испытания.

Материалы: металл, пластмасса, композит

Сварные соединения испытывают на растяжение по своим правилам — с образцами, включающими шов и зону термического влияния: механические испытания сварных соединений. Если задача — подтвердить марку стали, а не характеристику как таковую, смотрите испытания стали.

Результаты испытаний: что в протоколе

В протокол идут фактические значения по каждому образцу, а не усреднённая красивая цифра: номер образца, тип и размеры, площадь сечения, полученные σ_в, σ_т или σ_0,2, δ и ψ, метод и режим испытания. Отдельной строкой — норма по стандарту на продукцию и вывод о соответствии.

Разброс между параллельными образцами — нормальное явление, а не признак ошибки. Металл неоднороден, вырезка вдоль и поперёк проката даёт разные цифры, у ударных испытаний разброс ещё выше. Поэтому стандарты и требуют два-три образца на растяжение. Если результат оказался ниже нормы, стандарт на продукцию, как правило, разрешает повторное испытание на удвоенном количестве образцов от той же партии; отрицательный повтор означает брак по этому показателю.

Что должно быть в документе и почему его иногда возвращают при регистрации декларации — на странице протокола механических испытаний. Когда нужна не отдельная характеристика, а подтверждение несущей способности изделия целиком, речь уже про испытания на прочность.

Лаборатория и сроки

Сертификат РБ — испытательная лаборатория с собственной областью аккредитации и участком изготовления образцов. Заказ не уходит субподрядчику, поэтому срок и цену называем сразу: стандартно от 5 рабочих дней с момента поступления материала. До договора проверяем, попадают ли ваш материал и метод в область аккредитации, и говорим прямо, если не попадают.

Пример выдаваемого протокола испытаний

Образец протокола испытаний

Смотреть весь документ (PDF)

Из нашей практики

Клиент заказал протокол на определение массы металлопрофиля, испытания провели, документ отправили — и получили ответ «результат не тот». Оказалось, требовалась плотность, а не масса: задачу ставили на бегу, формулировку «масса, плотность — что-то в этом роде» передали дальше по цепочке, и до лаборатории дошло одно слово из двух. Второй протокол пришлось оплачивать заново, история в блоге. С растяжением та же ловушка живёт в паре «предел текучести» и «предел прочности»: их путают в заявках регулярно, а нормы у них разные. Присылайте выписку из вашей документации — сверим формулировки до счёта.

FAQ

Чем предел текучести σ_т отличается от условного σ_0,2?

Это одно и то же по смыслу — граница необратимой деформации, — но определяется по-разному. Если на диаграмме есть площадка текучести (низкоуглеродистые стали), берут физический предел σ_т. Если площадки нет (легированные стали, алюминий, титан, нержавейка), её не из чего взять, и считают условный предел по остаточной деформации 0,2 %. В протоколе всегда видно, какая величина определялась.

Сколько образцов нужно?

Обычно два-три параллельных. Точное число задаёт стандарт на продукцию или программа испытаний, а на повторное испытание при отрицательном результате нужен запас материала.

Можно привезти готовые образцы?

Можно, если они выполнены по ГОСТ и есть привязка к партии. Но чаще выгоднее прислать заготовку: подгонять геометрию под стандарт — работа с допусками, и брак на этом этапе означает переделку испытания.

Наша документация ссылается на ГОСТ 1497-84. Он же отменён?

С 1 июля 2024 года действует ГОСТ 1497-2023. Испытание проведём по нему, а в протоколе укажем и старое обозначение, чтобы документ сошёлся с вашей нормативной базой. Требования к характеристикам продукции при этом не изменились — поменялся стандарт на метод.

Нужен модуль упругости — сделаете?

Модуль определяется по начальному участку диаграммы и требует точного измерения деформации экстензометром. Скажите, нужен ли он в протоколе отдельной строкой: набор определяемых характеристик согласуем до начала работ.

Сколько стоят испытания на растяжение?

Цена зависит от материала, числа образцов и того, изготавливаем ли мы их. Смету считаем бесплатно и фиксируем в договоре до начала работ.