ICS77.040.10 H 22
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T37782—2019
金属材料 压入试验 强度、硬度和
应力-应变曲线的测定
Metallic materials-Indentation test-Determination of strength,hardness and
stress-strain curve
2020-07-01实施
2019-08-30发布
国家市场监督管理总局 发布
中国国家标准化管理委员会 GB/T37782—2019
目 次
前言引言 1 范围
III
IV
规范性引用文件 3 术语和定义
2
符号和说明试验原理
N
5
6 试验设备 7 试样 9
试验条件试验程序
9
10 试验结果的有效性 11 试验报告附录A（规范性附录） 试验设备的日常核查附录B（规范性附录） 参考试样附录C（资料性附录） 强度、硬度和应力-应变曲线压入测试示例参考文献
10
11 12
13
20 GB/T 37782—2019
前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本标准由中国钢铁工业协会提出。 本标准由全国钢标准化技术委员会（SAC/TC183）归口。 本标准起草单位：西南交通大学、冶金工业信息标准研究院、成都微力特斯科技有限公司、沈阳飞机
工业（集团)有限公司、宝山钢铁股份有限公司、国合通用测试评价认证股份公司、中国航发北京航空材料研究院
本标准主要起草人：蔡力勋、包陈、陈辉、董莉、李荣锋、刘晓坤、余南阳、金冬岩、方健、李璞、胡本润。
II GB/T 37782—2019
引言
已有的仪器化压痕试验方法基于压入力和深度的实时测量，实现了金属材料的硬度、弹性模量等材
料参数的确定，但无法确定应力-应变曲线。本标准在此基础上，可对均匀变形阶段的应力-应变曲线进行有效表征[2-4]，同时在试验原理、试验方法、数据处理等方面进行了规范，主要体现在：
基于压入试验力-深度实时测量曲线，通过所建立的力学模型，可以获得被测材料的弹性模量、 抗拉强度、硬度和应力-应变曲线；实现布氏、洛氏、维氏硬度之间的换算；
-
实现抗拉强度与布氏、洛氏、维氏硬度之间的换算。 本标准提供一种测定金属材料的弹性模量、抗拉强度、洛氏硬度和均匀变形阶段的应力-应变曲线
的压人试验方法。
IV GB/T37782—2019
金属材料压入试验强度、硬度和
应力-应变曲线的测定
1范围
本标准规定了压人法测定金属材料弹性模量、抗拉强度、硬度和应力-应变曲线的试验原理、试验设备、试样、试验条件、试验程序、试验结果的有效性和试验报告。
本标准适用于均质、各向同性、拉伸硬化规律呈现幂指数特征（幂指数为常数）的金属材料的弹性模
量、抗拉强度、洛氏硬度和均匀变形阶段的应力-应变曲线的测定，抗拉强度与硬度之间的转换，以及布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度之间的转换。
注：当用于测定存在明显屈服平台或表现为线性硬化的金属材料的应力-应变曲线时，所得试验结果可能存在较大
误差。
2规范性引用文件
2
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T228.1金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法 GB/T 7997 硬质合金维氏硬度试验方法 GB/T 10623 金属材料力学性能试验术语 GB/T21838.1金属材料硬度和材料参数的仪器化压痕试验第1部分：试验方法 GB/T21838.2 金属材料硬度和材料参数的仪器化压痕试验第2部分：试验机的检验和校准 JJG 139 9 拉力、压力和万能试验机检定规程
3术语和定义
ZICGB/T10623、GB/T21838.1和GB/T21838.2界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1
力-深度曲线 force-depthcurve 施加于压头上的力和压头垂直压人材料表面的深度之间的曲线注：力-深度曲线来源于加载-卸载过程中所采集的数据，典型的力-深度曲线见图1。
1 GB/T37782—2019
F
3/
A h m
hr
说明： 1- 加载曲线； 2— 卸载曲线； 3 卸载曲线最大载荷处的切线，
-
图1 典型的球形压入试验力-深度曲线示意图
3.2
参考应力-应变曲线 referenced stress-strain curve 根据GB/T228.1拉伸试验方法测定的参考试样的真应力-真应变曲线。
3.3
零点 zeropoint 当压头初次接触试样且力为零时，深度与时间测量值的初始零位注：零点用于确定准确的压入深度值。
3.4
Hollomon模型 Hollomon model 用于描述符合幂律材料硬化特征的应力-应变曲线关系的数学模型。
3.5
优度 goodness 根据本标准方法测得的相同试样不同压入位置的材料应力-应变试验曲线的接近程度。
4 符号和说明
本标准使用的符号和说明见表1。
表1# 符号和说明
符号 A. c D D: DR d
单位 mm*
说 明
球形压头与试样的有效接触投影面积压人试验力-深度曲线拟合系数球形压头直径用于布氏硬度试验的球形压头直径用于洛氏硬度试验的球形压头直径卸载后球形压头与试样的接触投影直径
mm mm mm mm
2 GB/T37782—2019
表1(续)
符号 Ei E. F Fv Fm Fvt F. Fa HRi A he he hm h ut h: h e ha ho 1 m1 m2 m k N Rml r: s w 5 >. 6 6, 0
单位 GPa GPa N N N N N N
说 明
压入法测得材料弹性模量球形压头的弹性模量测定布氏硬度的试验力测定维氏硬度的试验力最大试验力压入试验力-深度曲线中的实际初始载荷测定洛氏硬度的主试验力测定洛氏硬度的初试验力压入法测得材料的洛氏硬度试验力作用下的压人深度卸载后压头与试样保持接触的临界深度卸载后残余压痕的深度可用于确定应力-应变曲线时力-压人深度试验曲线加载段的最大压人深度压人试验力-深度曲线中的实际初始深度卸载曲线最大力处的切线与深度轴的截距（见图1）测定洛氏硬度时卸除主试验力后，在初试验力下的压痕残留深度多级卸载试验中每级卸载刚开始时的压人深度加载曲线上力为零时对应的压人深度测定维氏硬度时压痕对角线的平均长度压入试验力-深度曲线卸载段拟合指标压人试验力-深度曲线加载段拟合指标压入试验力-深度曲线拟合指数给定标尺的洛氏硬度常数 Hollomon模型中材料硬化指数压入法测得的材料抗拉强度同一试样上第；个压人点应力-应变测量曲线的优度接触刚度 SZ 应变压头的泊松比试样的泊松比应力材料的屈服应力 Hollomon模型中材料参考屈服应力
mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm
MPa
N/mm
一
MPa MPa MPa
5 试验原理
采用球形压头对试样连续加载并卸载得到图1所示的典型力-深度试验曲线。 根据力-深度试验曲
3 GB/T37782—2019
线的卸载段数据确定试验材料的弹性模量E，根据力-深度试验曲线的加载段确定试验材料塑性参数 o,和N，并通过由式（1)的Hollomon模型还原出材料的应力-应变曲线，进而确定材料抗拉强度和硬度的估计值。
Ere ENo!NN (α>o,)
(aMa)
.(1 )
6试验设备
6.1试验设备包括驱动装置、压头、试样夹具、力和位移测量装置等部件，并应符合附录A的要求。典型的压人试验设备结构如图2所示。
说明：
驱动装置； 2—-—力测量系统； 3-—位移测量系统； 4———压头； 5——机架； 6—-试样； 7———夹具。
-
图2压入试验设备结构图
2驱动装置应具备对试样连续施加试验力的能力，
6.2
6.3应采用硬质合金制成的球形压头，允许的压头直径为0.8mm～2mm。
压头应具有下列特性：
硬度：按GB/T7997测定时，硬度应不低于1500HV10；密度：0=14.8g/cm±0.2g/cm; 球直径变动量：不大于0.25um；球形偏差：不大于0.25um；球表面粗糙度：不大于0.2um。
推荐的化学成分如下：
钻：5.0%~7.0%；除碳化钨之外的所有碳化物：2.0%；
4