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金屬材料是現代工業、農業、國防及科學技術等部門使用最廣泛的材料。它之所以獲得廣泛的應用，不僅是由于它的來源豐富，而且還由于它具有優良的性能。此外，金屬材料品種多，性能各異，可以通過不同的加工方法（例如熱處理），使金屬材料的某些性能獲得進一步的改善，從而擴大其使用范圍。
作為鋼管公司的技術工人，無論從事生產制造或維修工作，都會遇到金屬材料的選用及熱處理問題。在生產中，如果選材不當，或者鋼管的執處理工藝選得不合理，將使鋼管不能滿足用戶的使用要求，造成很大的經濟損失。為此，我們必須掌握常用金屬材料的成分、加工方法、組織、性能、用途之間相互聯系的基本知識，并運用這些知識去解決實際生產中遇到的具體問題。
我廠產品主要是根據美國石油協會(API) 及其它規范生產的石油套管、油管、接箍、管線管、液壓支架管、結構管等。
根據API 5CT標準及用戶要求，對石油套管，要求使用時能達到地下6000米，并經激烈溫差變化，腐蝕環境及其內外耐壓要求為2000psi。在這樣的壓力下，套管的外觀不能有變形和損壞，這就要求石油套管的抗拉強度、屈服極限、沖擊韌性及管材的工藝性能應滿足一定的要求。不難看出鋼材從冶煉到軋制、管加工和熱處理后要使化學成分、金相、力學、金屬物理性能等達到使用要求。
金屬材料的性能可分為兩大類：
使用性能：包括力學性能、物理性能、化學性能
工藝性能：包括鑄造性能、壓力加工性能、焊接性能、切削加工性能、熱處理性能。
本節主要介紹這些性能的概念、力學性能指標及測試方法。
定義：力學性能：金屬抵抗外力作用的能力。載荷：作用在金屬材料上的外力。根據載荷的性質可分為靜載荷、沖擊載荷和交變載荷等。
常用的力學性能指標有：強度、塑性、硬度、沖擊韌性、疲勞強度等。
金屬受到載荷作用后，其變形和破壞過程一般是：彈性變形→彈性變形加塑性變形→斷裂。
彈性變形是指載荷全部卸除后，可完全恢復的變形；塑性變形是指在載荷去除后，材料中仍殘留下來的變形。
1 強度
強度是指金屬材料在靜載荷作用下，抵抗變形和斷裂的能力。由于載荷的作用方式有拉伸、壓縮、彎曲、剪切等形式，所以強度也分為抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度、抗剪強度等。鋼管的強度一般可以通過金屬拉伸試驗來測定。
1) 拉伸曲線
在靜力單軸拉伸試驗時，按國家標準規定的速度對試樣施力，并利用拉力試驗機上的自動繪圖裝置或者加設的自動繪圖系統，可以繪出試樣在試驗過程中力與伸長之間的關系曲線，即拉伸曲線。由于該圖不僅能明確顯示出材料在拉伸過程中的變形特征，而且根據拉伸曲線可以得出主要的力學性能試驗數據。因此，國際標準和國家標準都將拉伸曲線的繪制列入測定項目，并作了明確的精度要求。
拉伸機上，低碳鋼緩慢加載單向靜拉伸曲線見圖9-1。
曲線分為四階段：
① 階段I（oab）――彈性變形階段a: Pp ，b: Pe （不產生永久變形的最大抗力）oa段：△L∝ P 直線階段即試樣的伸長量與載荷成正比關系，符合虎克定律。虎克定律：彈性的物體，在其彈性限度內，其受力的大小與其長度的改變量（伸長量）成正比。
注：彈性限度：當彈性物體受一力的作用時，當力的效應除去時，彈性物體仍能回到其未受力的狀態，則此力為彈性限度。ab段：極微量塑性變形（0.001--0.005%) 當Pp〈載荷〈Pe時，試樣伸長量與載荷已不再成正比關系，拉伸曲線不成直線，但試樣仍處于彈性變形階段，此時去除載荷，試樣仍能恢復原狀。
② 階段II（bcd）段――屈服變形載荷超過Pe后，除彈性變形外，試樣開始產生塑性變形。當載荷達到Ps時，在拉伸曲線上出現了水平或鋸齒形的線段，這表明在在載荷不增加甚至減少的情況下，試樣仍繼續變形，這種現象稱為“屈服”。屈服點 Ps
圖9-1 拉伸曲線
③ 階段III（dB）段――均勻塑性變形階段屈服現象過后，變形量又隨載荷的增加而逐漸增大，整個試樣發生均勻而顯著的塑性變形。B: Pb 材料所能承受的最大載荷
④ 階段IV(BK) 段――局部集中塑性變形當載荷增加到某一最大值Pb后，試樣的局部截面開始急劇減小，出現了“頸縮”現象。以后的變形主要集中在頸縮部分。由于頸部附近試樣截面積急劇減小，載荷也逐漸降低。當達到Pk時，試樣在頸縮處斷裂。鑄鐵、陶瓷：只有第I階段中、高碳鋼：沒有第II階段
2) 強度指標
根據拉伸曲線上各特殊點的載荷與試樣原截面的關系，可以測得材料的強度指標。
試樣在受載荷P作用時，材料內部產生同等大小的抵抗力。材料單位截面積上的抗力稱為應力，即
σ=P/Fo 表示材料抵抗變形和斷裂的能力
式中：σ——應力
P——載荷
Fo——試樣原始橫截面積
金屬材料的強度，常用應力來表示。
① 抗拉強度
σb=Pb/Fo
式中：σb——試樣在拉斷前所承受的最大應力（材料抵抗外力而不致斷裂的極限應力值）
Pb——試樣在拉斷前所承受的最大載荷
σb越大，表示材料抵抗斷裂的能力越大，即強度越高。σb也是設計、選擇材料的主要依據，也是評定金屬材料強度的重要指標之一。此外，它還是可以確定材料是否有缺陷，質量是否合格，作為改進生產工藝的依據。
② 屈服強度σs和條件屈服強度σ0.2
屈服強度σs（σs代表材料開始明顯塑性變形的抗力,是設計和選材的主要依據之一。）
σs=Ps/Fo
式中：σs——屈服極限
Ps——試樣發生屈服時的載荷
條件屈服強度σ0.2
有些金屬材料，如中高碳鋼及某些合金鋼，在拉伸試驗中沒有明顯的屈服現象，所以無法確定屈服點，按國家標準GB228——87規定，可以用條件屈服強度σ0.2表示。σ0.2為試樣標距部分殘余伸長達到原標距長度的0.2%時的應力值。
σ0.2=P0.2/Fo
式中：P0.2——試樣標距部分產生0.2%殘余伸長時的載荷
由金屬材料制成的結構件和零件，在使用時所受的應力只能限制在彈性變形范圍內，而不允許超過σs或σ0.2，否則會引起明顯的塑性變形，導致結構扭曲，機器無法正常工作。因此，材料的屈服強度是進行機器及結構設計的主要依據，也是評定金屬材料強度的重要指標之一。
脆性材料：σb=σs 如：灰口鑄鐵。
金屬材料的屈服極限與抗拉強度的比值（σs /σb）叫屈強比。屈強比越小，安全可靠性越高，但材料強度的有效利用率越低；屈強比過大，說明材料的屈服極限接近抗拉強度，雖然材料強度的有效利用率高，但使用時容易發生吐脆斷，安全可靠性較低。因此，實際中根據材料的工作條件，通過熱處理和合金化來改變材料的屈強比，以保證在安全可靠的基礎上，合理的使用材料。
2 塑性
所謂塑性是指金屬材料在靜載荷作用下產生永久變形而不破壞的能力。金屬的塑性指標也是通過拉伸試驗測得的。標志金屬塑性好壞的兩項指標是延伸率和斷面收縮率。
1) 延伸率
試樣拉斷后，其標距部分內所增加的長度與原標距長度的比值稱為延伸率。用符號A表示，單位為%。按下式計算：
L1 - L0
A=————x 100%
L0
式中：L0——試樣原標距長度
L1——試樣拉斷后最終標距長度
由于對同一材料用不同長度的標準試樣所測得的延伸率A數值不同，因此應注明試樣尺寸比例。
延伸率與試樣尺寸有關， A5 , A10 (Lo=5do, Lo=10do)，對于同一材料A5〉A10。
2) 斷面收縮率
試樣拉斷后，其斷裂處橫截面積的縮減量與原橫截面積的比值稱為斷面收縮率，用符號S表示，單位為%。按下式計算：
y S =△F/Fo=(Fo-F1)/Fo x 100%
式中：Fo——試樣的原橫截面積
F1——試樣拉斷后斷裂處的橫截面積,S 越大，塑性愈好
塑性好的金屬，可以通過多種壓力加工的方法，如軋制、鍛造、沖壓等制成金屬加工產品、零件毛坯或成品。塑性差的金屬。它們的脆性大，在斷裂前幾乎不發生顯著的伸長、彎曲或其他變形。
S <5%, 脆性材料
硬度是衡量金屬材料軟硬程度的指標。通常是指金屬材料抵抗更硬物體壓入其表面的能力，也可以說是金屬材料抵抗變形的能力。硬度是固體所具有的性能，它表現在由于測量方法和測量條件的不同而不同，也表現在固體抵抗彈性變形、塑性變形或破裂的能力，或者有抵抗其中兩種或三種情況同時發生的能力。
硬度是金屬力學性能的一個重要指標。在質量檢測中，硬度是標志產品質量的重要依據。
硬度試驗具有以下幾個特點：⑴在壓應力狀態下，無論是蘇醒材料還是脆性材料都可以觀察到它在外力作用下所表現的行為甚至象玻璃、硬質合金、碳化鎢、金剛石等這些幾乎完全非塑性材料，在進行硬度試驗時，它們也可以表現為“塑性”狀態。⑵與其它靜力下機械性能指標之間存在一定的關系。⑶試驗后不造成試件破損。⑷測量面廣，適合各種不同材料，既能測量特大零件，又能測量微小零件的硬度；既能測量宏觀上，又能測量微觀上的晶粒硬度。⑸設備簡單，操作方便，工作效率高。
硬度試驗通常是按施加試驗力的速度分類，有靜力硬度試驗如：布氏硬度試驗、洛氏硬度試驗、維氏硬度試驗；動力硬度試驗如：肖氏硬度試壓、布氏硬度的動力近似試驗等。我們主要介紹靜力硬度試驗。
由于硬度試驗設備簡單，操作方便、迅速，又可直接在零件或工具上進行試驗而不破壞工件，因此，無論在生產上和科研上，硬度試驗的應用都很廣泛。
1 布氏硬度
布氏硬度試驗法的原理是在規定載荷P（Kgf）的作用下，將一個直徑為D(mm)的淬火鋼球或硬質合金球壓入被測試件表面并停留一定時間，使塑性變形穩定后，再卸除載荷，測量被測試金屬表面上所形成的壓痕直徑d，由此計算壓痕球缺面積F（mm2）,然后再求出壓痕的單位面積所承受的平均載荷（P/F），以此作為被測試金屬的布氏硬度值。
圖9-2
當壓頭為淬火鋼球時，硬度符號用HBS表示，適用于硬度值低于450的金屬材料，當壓頭為硬質合金球時，硬度符號用HBW表示，適用于硬度值為450-650的金屬材料。
（kgf/mm2）
從上式可以看出，當所加載荷P與球體直徑D已選定時，硬度值只與壓痕直徑d有關。d越大，說明金屬材料對球體壓入的變形抗力越低，即布氏硬度值越小，材料越軟；反之，d越大，布氏硬度值越大，材料越硬。實際測試時，硬度值并不需要按上述公式計算，一般用讀數放大鏡測出壓痕直徑d，然后根據d值查表，即可求得所測的硬度值。習慣上只寫明硬度值的數值而不標出單位，例如當布氏硬度值為200 Kgf/ mm2時，一般均寫成200HBS。
布氏硬度適用于未經淬火的鋼、鑄鐵、有色金屬或質地輕軟的軸承合金。
布氏硬度試驗法的優點是測定的數據準確、穩定。其缺點是壓痕較大，不宜測成品或薄片金屬的硬度。此外，由于操作較緩慢，對大量逐件檢驗的產品不適用。
2 洛氏硬度
洛氏硬度試驗法是目前工廠中應用最廣泛的試驗方法之一。洛氏硬度試驗的原理是用一個頂角為120o的金剛石圓錐體或直徑為1.588mm的淬火鋼球為壓頭，在規定的載荷作用下壓入被測金屬表面，然后根據壓痕深度來確定試件的硬度值。
圖9-3
洛氏硬度試驗原理
試驗時，載荷分兩次加上，先加初載荷10kgf(98.06N),使壓頭緊密接觸試件表面，并壓入深度為h1，然后加主載荷，繼續壓入金屬表面，待總載荷（初載荷+主載荷）全部加上并穩定后，將主載荷去除，由于被測試件金屬彈性變形的恢復，壓頭壓入深度是h3，壓頭在主載荷作用下壓入金屬表面的塑性變形深度就是h（h= h3- h1），并以此來衡量被測金屬的硬度。顯然，h越大，金屬的硬度越低；反之，硬度越高?？紤]到數值越大硬度越高的習慣，故采用一個常數K減去h來表示硬度的高低，并用每0.002mm的壓痕深度為一個硬度單位，由此獲得的硬度值稱為洛氏硬度值，用HR表示。
HR=（k-h）/0.002
定義：每0.002mm相當于洛氏1度
洛氏硬度試驗時，其硬度值可由硬度計的指示器上直接讀出，而無需測量壓痕深度。硬度值只表示硬度高低而沒有單位。
根據金屬材料軟硬程度不一，可選用不同的壓頭和載荷配合使用，測得的硬度值分別用不同的符號來表示。
洛氏硬度常用標尺有：B、C、A三種
① HRB 輕金屬，未淬火鋼
② HRC 較硬，淬硬鋼制品
③ HRA 硬、薄試件
洛氏硬度試驗法的優點是操作簡便、迅速，壓痕較小，故可在工件表面或較薄的金屬上進行試驗，并適用于大量生產中的成品檢查，測試的范圍大，適用于各種軟、硬材料。但是，因為壓痕小，對于內部組織和硬度不均勻的材料，硬度值波動較大，一般同一試件應測試三點以上，取平均值。
3 維氏硬度――科學試驗
維氏硬度試驗是將一個頂角為136o的金剛石正四棱錐壓頭，在規定載荷作用下，壓如試件表面，保持一定時間后卸除載荷，然后根據壓痕對角線長度來確定試件硬度。如圖所示。所得硬度值用符號HV表示。
HV可根據壓痕兩對角線平均長度d值查表求出，也可用公式計算。
維氏硬度試驗法適用于測試件表面硬化層、金屬鍍層以及薄片金屬的硬度。試驗時載荷很大范圍內選擇，而不影響其硬度值的大小，因此可以測試從極軟到極硬的各種金屬材料的硬度。
圖9-4
維氏硬度的壓力一般可選5，10，20，30，50，100，120kg等，小于10kg的壓力可以測定顯微組織硬度。
機械零部件在服役過程中不僅受到靜載荷或震動載荷的作用，而且受到不同程度的沖擊載荷的作用。如鍛錘的錘桿、沖床的沖頭、鉗工用扁鏟等。由于沖擊載荷的加載速度大，作用時間短，被沖擊體常常因局部載荷而產生局部變形和斷裂。特別是用高強度低塑性材料制造的零部件，在服役過程中往往會發生無預兆的突然斷裂而造成重大事故。因此，對于承受沖擊載荷的零件和工具來說，僅具有高的強度是不夠的，還必須具備足夠的抵抗沖擊載荷的能力。
實踐證明，沖擊試驗對材料的缺陷很敏感。沖擊試驗是傳統的常規力學試驗方法，由于試樣加工簡便，試驗時間短，同時容易辨別出材料及熱處理工藝選擇是否合理等，所以得到了工程界的廣泛采用。
沖擊試驗是在沖擊載荷作用下的一種動負荷試驗，根據其試驗條件的不同可作如下分類：
1 根據試樣的受力狀態可分為彎曲沖擊，拉伸沖擊等。
2 根據試驗溫度可分為常溫、低溫、高溫沖擊三種。
3 根據采用的能量和沖擊次數可分為大能量的一次沖擊和小能量的多次沖擊試驗。
常用的是擺錘式一次沖擊彎曲試驗。
按試驗方法規定，需將金屬材料制成一定形狀和尺寸的試樣。夏氏U型缺口試樣，習慣上簡稱為梅氏試樣；夏氏V型缺口試樣，習慣上簡稱為夏氏試樣。
沖擊試樣加工要求，沖擊試樣毛坯截取及其加工應符合API規范5CT套管和油管規范的有關章節內容及ASTME23和GB2106、GB2975等有關標準要求，試樣截取應不影響材料組織狀態，所以無論采用砂輪切割或氣焊切割都應留有一定余量，然后進行機械加工。加工時要用充分的冷卻液冷卻，以免影響材料原來的性能。
韌性：材料斷裂前吸收變形能量的能力----韌度
沖擊韌性：沖擊載荷下材料抵抗變形和斷裂的能力。
試驗是在專門的擺錘式沖擊試驗機上進行。將試樣安放在試驗機的支座上，試樣的缺口背向擺錘沖擊方向。把質量為G的擺錘抬到H高度，使擺錘具有位能GHg （g為重力加速度）。然后使擺錘下落，將試樣沖斷，并向另一方向升到某一高度h，這時擺錘具有位能Ghg。故擺錘沖斷試樣失去的位能為GHg-Ghg ，這就是試樣變形和斷裂所消耗的功，稱為沖擊吸收功（沖擊功），用符號AK表示，單位為焦耳（J）。根據試樣缺口形狀不同，沖擊吸收功可分別用AKu和AKv表示。沖擊吸收功的值可由試驗機刻度盤上的指針直接指示出來。將沖擊吸收功除以試樣缺口處原橫截面積F得到沖擊值（沖擊韌性），用符號aK（或aKu、aKv）表示，即ak=沖擊破壞所消耗的功Ak/標準試樣斷口截面積F (J/cm2)
一次沖擊彎曲試驗不僅能測定金屬材料的沖擊韌性值，還有如下應用：
1 判別材料的斷裂性質
金屬材料的斷裂分為脆性斷裂和韌性斷裂兩種，可用肉眼或放大鏡觀察試樣沖斷后斷口的形貌加以區分。ak值低的材料叫做脆性材料，脆性斷裂其斷口沒有明顯的塑性變形，斷口外表輪廓較平齊，斷面有金屬光澤，呈結晶狀或瓷狀。ak值高，明顯塑變，韌性斷裂其斷口有明顯的塑性變形，斷口的外表輪廓有厚的突出的邊緣，斷口呈灰色纖維狀，無光澤。實際上，沖擊試樣斷口往往呈現混合型，即斷口四周為纖維狀，中間為結晶狀；或者在纖維斷面上，散布著亮灰色的小顆粒。
2 評定材料的低溫變脆傾向
有些材料在室溫20℃左右試驗時并不顯示脆性，而在較低溫度下則可能發生脆斷，這一現象稱為冷脆現象。為了測定金屬材料開始發生這種冷脆現象的溫度，可在不同溫度下進行一系列沖擊試驗，測出該材料的沖擊韌性值與溫度間的關系曲線。如圖所示。該圖為某些材料的沖擊韌性值與溫度曲線示意圖，由圖可以看出，沖擊韌性值隨溫度的降低而減小，在某一溫度范圍時，沖擊韌性值顯著降低而呈現脆性，這個溫度范圍稱為冷脆轉變溫度范圍。冷脆轉變溫度越低，材料的低溫抗沖擊性能越好。這對于在寒冷地區和低溫下工作的工程結構和機械如輸送管道等尤為重要，它們必須具有更低的冷脆轉變溫度，才能保證工作的正常進行。
沖擊韌性與溫度有關——脆性轉變溫度TK
圖9-5
1問題的提出
低應力脆斷――斷裂力學
2應力場強度因子KI
前面所述的力學性能，都是假定材料內部是完整、連續的，但是實際上，內部不可避免的存在各種缺陷（夾雜、氣孔等），由于缺陷的存在，使材料內部不連續，這可看成材料的裂紋，在裂紋尖端前沿有應力集中產生，形成一個裂紋尖端應力場。表示應力場強度的參數——“應力場強度因子”。
I：單位厚度，無限大平板中有一長度2a的穿透裂紋
Y：裂紋形狀，加載方式，試樣幾何尺寸，試驗類型有關的系數――幾何形狀因子。
Y=,
3斷裂韌性
對于一個有裂紋的試樣，在拉伸載荷作用下，Y值是一定的，當外力逐漸增大，或裂紋長度逐漸擴展時，應力場強度因子也不斷增大，當應力場強度因子KI增大到某一值時，
σy =KI
圖9-6
就可使裂紋前沿某一區域的內應力大到足以使材料產生分離，從而導致裂紋突然失穩擴展，即發生脆斷。這個應力場強度因子的臨界值，稱為材料的斷裂韌性，用KIC表示，它表明了材料有裂紋存在時抵抗脆性斷裂的能力。
當KI>KIC時，裂紋失穩擴展，發生脆斷。
KI＝KIC時，裂紋處于臨界狀態
KI<KIC時，裂紋擴展很慢或不擴展，不發生脆斷。
KIC可通過實驗測得，它是評價阻止裂紋失穩擴展能力的力學性能指標。是材料的一種固有特性，與裂紋本身的大小、形狀、外加應力等無關，而與材料本身的成分、熱處理及加工工藝有關。
4 應用
斷裂韌性是強度和韌性的綜合體現。
1） 探測出裂紋形狀和尺寸，根據KIC，制定零件工作是否安全KI≥KIC ，失穩擴展。
2） 已知內部裂紋2a，計算承受的最大應力。
3） 已知載荷大小，計算不產生脆斷所允許的內部宏觀裂紋的臨界尺寸。
（80%的斷裂由疲勞造成）應力
周次
圖9-7
疲勞：承受載荷的大小和方同隨時間作周期性變化，交變應力作用下，往往在遠小于強度極限，甚至小于屈服極限的應力下發生斷裂。
疲勞極限：材料經無數次應力循環而不發生疲勞斷裂的最高應力值。
條件疲勞極限：經受107應力循環而不致斷裂的最大應力值。
陶瓷、高分子材料的疲勞抗力很低，金屬材料疲勞強度較高，纖維增強復合材料也有較好的抗疲勞性能。
影響因素：循環應力特征、溫度、材料成分和組織、夾雜物、表面狀態、殘余應力等。
材料不但要進行機械性能試驗還要進行工藝性能試驗。所謂管材的工藝性能試驗就是指材料適應于某種加工方法的能力。材料在應用過程中，所處的條件是極其復雜的，材料機械性能往往不能說明實際使用過程中的問題。例如：在靜載荷作用下，一般強度高、塑性低的鋼，在實際應用過程中有時要比強度低、塑性好的鋼具有更好的變形能力這就要求我們對一些加工過程中需要承受較大變形的材料，除了做機械性試驗外，還必須做工藝性能試驗。
管材工藝試驗的特點和分類
工藝試驗的特點就是不考慮盈利的概念，而以受力后表面變形情況（如裂紋、裂縫、折斷等）或變形后所規定的某些特征來進行質量的評定。它的特點就是試樣一般不需要進行特殊的加工，試驗可以在專門的設備中進行，也可以用各種簡單的工具，直接適應它使用的情況作簡單的試驗。
管材常用的工藝試驗有：壓扁試驗、擴口試驗、彎曲試驗、縮口試驗、卷邊試驗等。
管材壓扁試驗是檢驗金屬管（無縫管和焊接管）壓扁到規定尺寸的變形性能，并顯示其缺陷的一種試驗方法。我廠的壓扁試驗按照試驗標準有關規定進行試驗。
對試樣的要求
① 試樣可從外觀檢查合格的金屬管上任一部位截取。一般采用鋸切。
② 管材的內外壁均保留原表面，不做任何加工。
③ 試樣長度L≈D(D為管材外徑)。當外徑很大時，長度L也不超過100mm,當外徑小于20mm時，則取L=20mm。
④ 截取試樣時不應損傷試樣表面，不應因受熱或冷加工而改變金屬的性能，截口處棱邊應挫圓。
試驗方法
① 將試樣放在兩平行板之間，用壓力機或試驗機，以不大于60mm/min的速度均勻地壓至有關技術條件規定的壓扁距離H。
② 試驗可在冷、熱狀態下進行，如未規定試驗溫度，試驗應在常溫下進行，但不得低于-10℃。
③ 試樣壓扁速度可采用20～50mm/min。
④ 試樣壓扁到規定的壓扁距離H后卸除負荷，取下試樣。
試驗結果的評定
試驗后用肉眼檢查試樣彎曲變形處，如無裂縫、裂口則為合格，壓扁試驗評級可參考表9-1進行。
表9-1 壓扁試驗評級參考
完好
微裂紋
小裂紋
大裂紋
斷裂
無裂紋
長<2 mm
寬<0.2 mm
長2～10 mm
寬0.2～1 mm
長>10 mm
寬>1 mm
有一側面
完全裂開
注意：試驗時，壓扁距離H是在負荷作用下測定，而不是卸荷后測定。
管材擴口試驗是檢驗金屬管徑向擴張到規定直徑的變形性能，并顯示其缺陷。它適用于無縫和焊接金屬管，對于所試驗的金屬管外徑和壁厚的范圍應在有關技術條件或雙方協議中規定。
對試樣的要求，試樣應從外觀檢驗合格的金屬管任意部位截取，如有關技術條件或雙方協議中對試樣采取部位另有規定時，則按規定執行。截取試樣時應防止損傷試樣表面以及受熱或冷加工而改變金屬的性能。試樣的截取面必須垂直于金屬管的軸線，截口處棱邊應銼圓。
試樣長度：當擴口錐度≤30°時約為金屬管外徑的兩倍；當錐度>30°時，約為金屬管外徑的1.5倍。但最小長度不小于50mm。
1 根據有關技術條件或雙方協議的規定，選用不同錐度的頂心。頂心的錐度α一般采用 6°（相當于1∶10的錐度）、12°（相當于1∶5的錐度）、30°、45°、60°、90°或120°數種。
2 計算擴口率，確定壓入深度，擴口率按下式計算：
X=[(D1-D)/D]*100%
式中：D—原試樣管端外徑；
D1—擴口后管端外徑。
3 將試樣一端置于一平墊板上，將頂心用壓力機或其它方法壓入試樣的另一端，使其均勻地擴張到規定的擴口率。
4 試驗可在冷或熱狀態下進行。如未規定試驗溫度時，則在室溫下進行， 但溫度不得低于-10℃。
5 頂心壓入試樣的速度一般不作規定，但在仲裁試驗時，頂心向試樣的壓入速度應為20～50mm/min。
試驗結果的評定，試驗后檢查試樣的擴口處，如無裂縫、裂口或焊縫開裂，即認為合格。
原文出處：http://bk.www.qpamc.cn/post/mechanicsperformance.html
