GB/T 24179-2023
基本信息
标准号： GB/T 24179-2023
中文名称：金属材料 残余应力测定 压痕应变法
标准类别：国家标准(GB)
英文名称：Metallic materials—Residual stress determination—Indentation strain-gage method
标准状态：现行
发布日期：2023-08-06
实施日期：2024-03-01
出版语种：简体中文
下载格式：.pdf .zip
下载大小：6711611
标准分类号
标准ICS号：冶金>>金属材料试验>>77.040.10金属材料力学试验
中标分类号：冶金>>金属理化性能试验方法>>H22金属力学性能试验方法
关联标准
替代情况：替代GB/T 24179-2009
出版信息
出版社：中国标准出版社
页数：20页【彩图】
标准价格：36.0
相关单位信息
起草人：陈静、陈怀宁、李荣锋、王硕、姜云禄、董莉、李淦、牛关梅、黄佳建、宾远红、苏越骁、刘冬、汪选国、宋文涛、申雷、曾志斌、王光培、侯慧宁
起草单位：中国科学院金属研究所、东莞材料基因高等理工研究院、哈尔滨锅炉厂有限责任公司、武汉华拓量测科技有限公司、中铝材料应用研究院有限公司、广东火炬检测有限公司、广船国际有限公司、广东省中山市质量计量监督检测所、武汉钢铁有限公司、冶金工业信息标准研究院
归口单位：全国钢标准化技术委员会(SAC/TC 183)
提出单位：中国钢铁工业协会
发布部门：国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会
标准简介
本文件规定了采用压痕应变法测定金属材料表面残余应力的基本原理、测量设备和材料、测量步骤、应力计算函数的确定和试验报告。
本文件适用于硬度不大于50 HRC的各种金属材料表面残余应力的测定。
标准图片预览
标准内容
ICS77.040.10
CCSH22
中华人民共和国国家标准
GB/T24179—2023
代替GB/T24179—2009
金属材料
残余应力测定
压痕应变法
Metallic materials-Residual stress determination-Indentationstrain-gagemethod2023-08-06发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2024-03-01实施
GB/T24179—2023
规范性引用文件
术语和定义
符号和说明
测量设备和材料
测量步骤
应力计算函数的确定
试验报告
附录A（规范性）
附录B（资料性）
附录C（资料性）
参考文献
不同测量条件下的应力计算方法次
与母材强度不匹配的焊缝应力计算方法应变函数的数值标定方法
GB/T24179—2023
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件代替GB/T24179—2009《金属材料残余应力测定压痕应变法》，与GB/T24179—2009相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：a)
将术语“标定系数”更改为“应变函数”（见第3章，2009年版的第3章）；更改了部分符号和说明（见第4章，2009年版的第4章）；更改了原理描述（见第5章，2009年版的第5章）；删除了有关分段线性关系公式（2）说明内容，删除了公式（3）（见2009年版的第5章）；删除了602应变花电阻值（见2009年版的6.2.1)；更改了片基厚度的要求（见6.2.1,2009年版的6.2.1)；更改了压头直径上限（见6.2.3，2009年版的6.4.1)；删除了规范性引用的GB/T230.2（见2009年版的6.4.1）；增加了对标定试板热处理消除应力工艺的具体规定（见8.2.1)；明确至少采用7个～8个应力水平进行标定以获得更为精确的应变函数，增加了标定时最大外加应力应小于材料弹性极限而非届服极限的要求（见8.3.3，2009年版的8.2.3）；更改了非主应力方向的标定步骤（见8.52009年版的8.4）；k）
试验报告中增加了“所用应变计、应变仪、压痕产生设备型号”（见第9章，2009年版的第9章）。1)
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任本文件由中国钢铁工业协会提出。本文件由全国钢标准化技术委员会（SAC/TC183）归口。本文件起草单位：中国科学院金属研究所、东莞材料基因高等理工研究院、哈尔滨锅炉厂有限责任公司、武汉华拓量测科技有限公司、中铝材料应用研究院有限公司、广东火炬检测有限公司、广船国际有限公司、广东省中山市质量计量监督检测所、武汉钢铁有限公司、治金工业信息标准研究院本文件主要起草人：陈静、陈怀宁、李荣锋、王硕、姜云禄、董莉、李涂、牛关梅、黄佳建、宾远红、苏越骁、刘冬、汪选国、宋文涛、申雷、曾志斌、王光培、侯慧宁。本文件于2009年首次发布，本次为第一次修订。1
金属材料
残余应力测定
压痕应变法
GB/T24179—2023
本文件规定了采用压痕应变法测定金属材料表面残余应力的基本原理、测量设备和材料、测量步骤、应力计算函数的确定和试验报告。本文件适用于硬度不大于50HRC的各种金属材料表面残余应力的测定。2
规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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/T231.2
JJG623
金属材料
布氏硬度试验
电阻应变仪检定规程
术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
应变增量
strain increment
第2部分：硬度计的检验与校准
在材料表面产生压痕后，由残余应力场和球形压痕共同诱导的应变变化相互叠加后产生的应变变化(输出)量。
straincalculationfunction
应变函数
应变增量和弹性应变的关系函数。注：与被测材料、应变花形状、球形压痕大小有关，一般可通过标定试验得到，用于应力计算，也可简称为应力计算函数。
符号和说明
本文件使用的符号和说明见表1。表1符号和说明
零应力下的应变增量
应变函数的系数
被测材料的弹性模量
GB/T24179—2023
符号和说明（续）
被测材料的规定塑性延伸率为0.2%时的应力母材的规定塑性延伸率为0.2%时的应力焊缝熔敷金属的规定塑性延伸率为0.2%时的应力敏感栅1的长度方向与主应力方向的夹角弹性应变
沿方向的弹性应变
沿方向的弹性应变
对应于Ro.的应变
应变增量
沿工方向的应变增量（沿主应力或平行焊缝方向）沿方向的应变增量（沿主应力或垂直焊缝方向）与焊缝材料性质有关的修正系数，取值范围1~1.1沿，方向的应力（沿主应力或平行焊缝方向）沿方向的应力（沿主应力或垂直焊缝方向）采用母材应变函数得到的焊缝应力修正后的焊缝应力
被测材料的泊松比
在平面应力场中，由压人球形压痕产生的材料流变会引起受力材料的松弛变形（拉应力区材料缩短，压应力区材料伸长），与此同时，由压痕自身产生的弹塑性区及其周围的应力应变场在残余应力的作用下也要产生相应变化。这两种变形行为的叠加所产生的应变变化量可称之为叠加应变增量（简称应变增量）。利用球形压痕诱导产生的应变增量求解残余应力的方法就叫作压痕应变法压痕应变法采用电阻应变计作为测量用的敏感元件，在敏感栅轴线中心点通过机械加载产生一定
尺寸的压痕，见图1，通过应变仪记录应变增量数值，利用事先对所测材料标定得到的弹性应变与应变增量的关系得到残余应变大小，再利用胡克定律求出残余应力。2
应变片
图1压痕应变法测量残余应力示意图GB/T24179—2023
研究表明，一定尺寸的球形压痕在残余应力场中产生的应变增量与残余弹性应变之间存在确定的三次方关系（见图2所示的拉伸应变区规律，压缩应变区类似），即可将应变增量△与弹性应变e，的关系用公式（1）表示。
Ne=A.+Aie.+Ae+Ae.
式中：
零应力下的应变增量：
A、A、A多项式常数·由标定曲线确定。-100
.0方向
15方向
30°方向
45方向
弹性应变e/ut
图2应变增量与弹性应变之间的关系（1)
当在非主应力方向标定或测量应力时，如果此时主应力大于0.3R2或夹角大于10°，则常数A，~A，要发生变化（A。值不变），它是一个与主应力方向夹角α有关的函数，见图2，其关系如公式（2）所示，由标定曲线确定：
式中：
拟合系数：
a,+are+aei+aeasa
l+ace+are+aga+ana
应力方向与加载方向的夹角，以逆时针转到主应力方向为正，范围士45°（2)
GB/T24179—2023
6测量设备和材料
6.1应变记录仪
应变记录仪至少应满足JG623中的1.0级要求。6.2应变计
应选双向或三向直角应变花（见图3）应变计电阻值为120Q，片基厚度应不大于50μm。6.2.1
6.2.2为测量的方便性和准确性，所选用的应变计外形尺寸不宜太大，长宽尺寸推荐5.0mm~10.0mm；敏感栅尺寸的长宽尺寸为1.0mm~2.0mm。6.2.3敏感栅端到压痕中心的距离与产生的压痕直径有关。压头直径一般在1.0mm~2.0mm，对应的压痕直径在0.8mm~1.5mm，敏感栅端到压痕中心距离在2.5mm~40mm较为适宜。6.2.4为便于产生压痕，应变花上应刻有敏感栅轴线的交点标记作为压痕中心点。a）双向应变花
标引序号说明：
1、2、3敏感栅。
三向直角应变花
敏感栅1与敏感栅3成90°敏感栅2与敏感栅1成45°或135°图3压痕应变法测量残余应力用应变花6.3压痕对中装置
e）三向应变花
为准确地在应变计敏感栅轴线的交点位置上产生压痕，需要事先通过光学放大镜对中并通过相应装置确保对中精度。建议选用放大倍数20倍～40倍、内置十字刻度线的显微镜。6.4压痕产生装置
6.4.1试验应采用硬质合金球形压头，压头直径范围为1.0mm2.0mm。所采用硬质合金压头应符合GB/T231.2中对硬质合金球的要求。6.4.2压痕产生可采用静力加载方式，也可采用冲击加载方式。无论采用何种加载方式，为确保测量过程中获得确定的压痕尺寸，应保证测量时所用力或能量与试验标定时所用的相同。6.4.3压痕深度宜控制在0.1mm~0.3mm。7测量步骤
7.1概述
GB/T24179—2023
压痕应变法测量残余应力的过程可分为4个步骤：被测构件的表面准备、应变计的粘贴、压痕产生和数据处理。
2被测构件的表面准备
表面准备是指为了满足粘贴应变计和产生压痕的需要而进行的表面平整过程，一般按以下顺序进行。
确定测量位置：测量位置的划定要根据应力分析的要求和被测构件表面附近的空间状态来a）
确定。
表面粗磨：对焊缝或氧化皮严重的测量位置进行平整处理，打磨时应用力均匀、适当，避免打磨时表面过热变色
表面抛光：对手经过粗磨或原始平整的表面，采用抛光轮进行表面抛光处理，便手粘贴应变计并能减小由于表面粗磨可能造成的附加应力影响。d）：手工打磨：采用100#～200#的砂布，对抛光过的表面作进一步手工打磨处理，打磨时可在两个相互垂直的方向上来回进行。通过此步骤可以使应变计粘贴更牢固，也可以进一步减小可能由机械打磨或抛光引人的附加应力。7.3应变计的粘贴
7.3.1若已知主应力方向，可以采用双向应变计测量残余应力：将两个垂直敏感栅分别沿主应力方向粘贴，或在测量焊接残余应力时，将敏感栅沿与焊缝平行（X向）和垂直（Y向）方向粘贴。否则采用三向应变计。
7.3.2按应变计使用说明粘贴应变计，建议采用应变计粘贴专用胶水，通过手指挤压的方式保证应变计下方的胶层尽量薄。
7.3.3待应变计粘贴后30min或更长时间，按图4所示的应变计切割线在压痕产生点附近用刀片划断应变计基底。仔细观察应变计·确保粘贴牢固，并且应变计上方无多余胶水。单位为毫米
切割线
图4：应变计切割线
7.4压痕产生
粘贴应变计1h4h后，将应变计上的压痕产生点与显微镜中心点调节至重合。压痕的对中偏差5
GB/T24179—2023
应不大于0.05mm。显微镜和压头用对中、导向装置对中调节时可采用与图5类似的三爪固定装置辅助完成。
注：粘贴应变计干燥时间与温度有关，环境温度越高，测量工件表面温度越高，粘贴剂达到符合要求强度的干燥时间越短。过短的干燥时间会影响应力传递标引序号说明：
1-导向筒，
2——对中微调螺钮。
图5显微镜和压头用对中、导向装置示意图7.5bZxz.net
5数据处理
7.5.1记录压痕产生前后的应变差值（应变增量）。7.5.2
根据公式（1)或公式（2)和图6得到相应的弹性应变。7.5.3按平面胡克定律计算残余应力，计算方法按照附录A的要求执行，误差修正可见附录B。8
应力计算函数的确定
8.1通则
应力测量前，一般需要根据被测材料通过标定试验确定公式（1)中的系数，非试验的数值标定可参照附录C。
8.2标定试板
8.2.1标定用试板应采用与待测结构相同的材料制作，同时标定试板应先经过机械加工再进行消除内应力。采用热处理方法消除内应力时，应采用足够高的温度和时间，确保处理后的试板内含残余应力在土20MPa范围内（可采用X射线或全释放应变法检测），但同时应避免热处理引起材料性能发生明显变化，例如应保证强度下降不超过30MPa或10%R2（取数值较小者）。8.2.2推荐采用的标定试板尺寸：长200mm~500mm（短长度用于压缩标定），宽50mm~100mm，厚度一般不小于12mm。对于厚度小于6mm且大于2mm的薄板，产生压痕时可在试板背面紧贴一块衬板以增加试板刚度。8.3标定方法
8.3.1从试板中心部位开始，向两侧粘贴双向应变花，两个应变花的间距应不小于20mm。粘贴应变花时的注意事项如7.3所述。应变花两个相互垂直的敏感栅方向应与试板的长度（同拉伸方向）和宽度一致。
GB/T24179—2023
8.3.2应变计固化1h～4h后，在加载设备上首先用0.8R，e.2的应力水平拉伸试板一次，观察卸载后应变计的应变变化情况，确定粘贴质量。加载方法尽量采用单向拉伸和压缩，条件受限时可以考采用三点弯曲的方法，但应注意应变花粘贴位置要避开加载位置的圣维南效应。8.3.3为了拟合出光滑曲线，至少选择7个～8个不同的应力水平进行标定，尤其是拉应力下要有足够的标定点数。建议的标定应力水平为：—0.7R0.2、—0.5R0.2、一0.3R0.2、0、0.3R0.2、0.5R,0.2、0.7R0.2、0.8R0.2。如果各点之间的数值差别有突变，应增加标定点数。无论哪种材料，均应确保最大标定应力不超过材料的弹性极限。
8.4标定数据的处理
8.4.1在取得上述不同应力水平下的应变增量数据后，可按照以下方法进行标定数据的处理。8.4.2将所得数据绘制成如图6所示的标定曲线图6中横坐标为标定过程中对应于外加应力的弹性应变（e。），纵向坐标为压痕应变增量（△e），即在特定压痕制造系统下（固定的压头尺寸和压力），与弹性应变对应的输出应变值。应变增量
曲线1
0.7ca,2 0. 5em: 0. 360
0. 3e02 0. 5ea.2 0. 7ea.20. 8e0.28
标引序号说明：
曲线1—e.和Ae的关系曲线：
曲线2——大于0.5em2时Y向应变增量的修正曲线。图6标定数据的处理
弹性应变
咨曲线2
8.4.3图6中虚线是将0.5R0.2、0.7Rp.2和0.8R.2拉应力下横向应变计的应变增量连线后得到的。此时横向应变计受到外加压缩应变（数值等于一Ue。），但输出的应变增量变化规律与直接受压缩时纵向应变计输出的应变增量有所不同。这是在高值拉伸应力情况下，横向应变输出偏离呈直线规律的一种现象，此现象在高值的双向拉伸应力场中同样存在。8.5非主应力方向的应力计算函数确定如果需要确定非主应力方向的应变增量与弹性应变之间的关系，可以采用类似方法进行不同角度方向的标定，即粘贴应变花时将某一敏感栅与拉伸方向成一系列夹角，如0°、20°30°、45°等，然后获得对应角度下一系列类似于公式（2）所表达的应变增量与弹性应变的关系。9试验报告
试验报告至少应包括如下内容：7
GB/T24179—2023
本文件编号；
所用应变计、应变仪、压痕产生设备型号；残余应力测点位置及测量结果；测试材料（包括焊缝金属）及状态（是否热处理等）的说明，特别应注明材料的实际塑性延伸强度。
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CCSH22
中华人民共和国国家标准
GB/T24179—2023
代替GB/T24179—2009
金属材料
残余应力测定
压痕应变法
Metallic materials-Residual stress determination-Indentationstrain-gagemethod2023-08-06发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2024-03-01实施
GB/T24179—2023
规范性引用文件
术语和定义
符号和说明
测量设备和材料
测量步骤
应力计算函数的确定
试验报告
附录A（规范性）
附录B（资料性）
附录C（资料性）
参考文献
不同测量条件下的应力计算方法次
与母材强度不匹配的焊缝应力计算方法应变函数的数值标定方法
GB/T24179—2023
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件代替GB/T24179—2009《金属材料残余应力测定压痕应变法》，与GB/T24179—2009相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：a)
将术语“标定系数”更改为“应变函数”（见第3章，2009年版的第3章）；更改了部分符号和说明（见第4章，2009年版的第4章）；更改了原理描述（见第5章，2009年版的第5章）；删除了有关分段线性关系公式（2）说明内容，删除了公式（3）（见2009年版的第5章）；删除了602应变花电阻值（见2009年版的6.2.1)；更改了片基厚度的要求（见6.2.1,2009年版的6.2.1)；更改了压头直径上限（见6.2.3，2009年版的6.4.1)；删除了规范性引用的GB/T230.2（见2009年版的6.4.1）；增加了对标定试板热处理消除应力工艺的具体规定（见8.2.1)；明确至少采用7个～8个应力水平进行标定以获得更为精确的应变函数，增加了标定时最大外加应力应小于材料弹性极限而非届服极限的要求（见8.3.3，2009年版的8.2.3）；更改了非主应力方向的标定步骤（见8.52009年版的8.4）；k）
试验报告中增加了“所用应变计、应变仪、压痕产生设备型号”（见第9章，2009年版的第9章）。1)
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任本文件由中国钢铁工业协会提出。本文件由全国钢标准化技术委员会（SAC/TC183）归口。本文件起草单位：中国科学院金属研究所、东莞材料基因高等理工研究院、哈尔滨锅炉厂有限责任公司、武汉华拓量测科技有限公司、中铝材料应用研究院有限公司、广东火炬检测有限公司、广船国际有限公司、广东省中山市质量计量监督检测所、武汉钢铁有限公司、治金工业信息标准研究院本文件主要起草人：陈静、陈怀宁、李荣锋、王硕、姜云禄、董莉、李涂、牛关梅、黄佳建、宾远红、苏越骁、刘冬、汪选国、宋文涛、申雷、曾志斌、王光培、侯慧宁。本文件于2009年首次发布，本次为第一次修订。1
金属材料
残余应力测定
压痕应变法
GB/T24179—2023
本文件规定了采用压痕应变法测定金属材料表面残余应力的基本原理、测量设备和材料、测量步骤、应力计算函数的确定和试验报告。本文件适用于硬度不大于50HRC的各种金属材料表面残余应力的测定。2
规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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/T231.2
JJG623
金属材料
布氏硬度试验
电阻应变仪检定规程
术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
应变增量
strain increment
第2部分：硬度计的检验与校准
在材料表面产生压痕后，由残余应力场和球形压痕共同诱导的应变变化相互叠加后产生的应变变化(输出)量。
straincalculationfunction
应变函数
应变增量和弹性应变的关系函数。注：与被测材料、应变花形状、球形压痕大小有关，一般可通过标定试验得到，用于应力计算，也可简称为应力计算函数。
符号和说明
本文件使用的符号和说明见表1。表1符号和说明
零应力下的应变增量
应变函数的系数
被测材料的弹性模量
GB/T24179—2023
符号和说明（续）
被测材料的规定塑性延伸率为0.2%时的应力母材的规定塑性延伸率为0.2%时的应力焊缝熔敷金属的规定塑性延伸率为0.2%时的应力敏感栅1的长度方向与主应力方向的夹角弹性应变
沿方向的弹性应变
沿方向的弹性应变
对应于Ro.的应变
应变增量
沿工方向的应变增量（沿主应力或平行焊缝方向）沿方向的应变增量（沿主应力或垂直焊缝方向）与焊缝材料性质有关的修正系数，取值范围1~1.1沿，方向的应力（沿主应力或平行焊缝方向）沿方向的应力（沿主应力或垂直焊缝方向）采用母材应变函数得到的焊缝应力修正后的焊缝应力
被测材料的泊松比
在平面应力场中，由压人球形压痕产生的材料流变会引起受力材料的松弛变形（拉应力区材料缩短，压应力区材料伸长），与此同时，由压痕自身产生的弹塑性区及其周围的应力应变场在残余应力的作用下也要产生相应变化。这两种变形行为的叠加所产生的应变变化量可称之为叠加应变增量（简称应变增量）。利用球形压痕诱导产生的应变增量求解残余应力的方法就叫作压痕应变法压痕应变法采用电阻应变计作为测量用的敏感元件，在敏感栅轴线中心点通过机械加载产生一定
尺寸的压痕，见图1，通过应变仪记录应变增量数值，利用事先对所测材料标定得到的弹性应变与应变增量的关系得到残余应变大小，再利用胡克定律求出残余应力。2
应变片
图1压痕应变法测量残余应力示意图GB/T24179—2023
研究表明，一定尺寸的球形压痕在残余应力场中产生的应变增量与残余弹性应变之间存在确定的三次方关系（见图2所示的拉伸应变区规律，压缩应变区类似），即可将应变增量△与弹性应变e，的关系用公式（1）表示。
Ne=A.+Aie.+Ae+Ae.
式中：
零应力下的应变增量：
A、A、A多项式常数·由标定曲线确定。-100
.0方向
15方向
30°方向
45方向
弹性应变e/ut
图2应变增量与弹性应变之间的关系（1)
当在非主应力方向标定或测量应力时，如果此时主应力大于0.3R2或夹角大于10°，则常数A，~A，要发生变化（A。值不变），它是一个与主应力方向夹角α有关的函数，见图2，其关系如公式（2）所示，由标定曲线确定：
式中：
拟合系数：
a,+are+aei+aeasa
l+ace+are+aga+ana
应力方向与加载方向的夹角，以逆时针转到主应力方向为正，范围士45°（2)
GB/T24179—2023
6测量设备和材料
6.1应变记录仪
应变记录仪至少应满足JG623中的1.0级要求。6.2应变计
应选双向或三向直角应变花（见图3）应变计电阻值为120Q，片基厚度应不大于50μm。6.2.1
6.2.2为测量的方便性和准确性，所选用的应变计外形尺寸不宜太大，长宽尺寸推荐5.0mm~10.0mm；敏感栅尺寸的长宽尺寸为1.0mm~2.0mm。6.2.3敏感栅端到压痕中心的距离与产生的压痕直径有关。压头直径一般在1.0mm~2.0mm，对应的压痕直径在0.8mm~1.5mm，敏感栅端到压痕中心距离在2.5mm~40mm较为适宜。6.2.4为便于产生压痕，应变花上应刻有敏感栅轴线的交点标记作为压痕中心点。a）双向应变花
标引序号说明：
1、2、3敏感栅。
三向直角应变花
敏感栅1与敏感栅3成90°敏感栅2与敏感栅1成45°或135°图3压痕应变法测量残余应力用应变花6.3压痕对中装置
e）三向应变花
为准确地在应变计敏感栅轴线的交点位置上产生压痕，需要事先通过光学放大镜对中并通过相应装置确保对中精度。建议选用放大倍数20倍～40倍、内置十字刻度线的显微镜。6.4压痕产生装置
6.4.1试验应采用硬质合金球形压头，压头直径范围为1.0mm2.0mm。所采用硬质合金压头应符合GB/T231.2中对硬质合金球的要求。6.4.2压痕产生可采用静力加载方式，也可采用冲击加载方式。无论采用何种加载方式，为确保测量过程中获得确定的压痕尺寸，应保证测量时所用力或能量与试验标定时所用的相同。6.4.3压痕深度宜控制在0.1mm~0.3mm。7测量步骤
7.1概述
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压痕应变法测量残余应力的过程可分为4个步骤：被测构件的表面准备、应变计的粘贴、压痕产生和数据处理。
2被测构件的表面准备
表面准备是指为了满足粘贴应变计和产生压痕的需要而进行的表面平整过程，一般按以下顺序进行。
确定测量位置：测量位置的划定要根据应力分析的要求和被测构件表面附近的空间状态来a）
确定。
表面粗磨：对焊缝或氧化皮严重的测量位置进行平整处理，打磨时应用力均匀、适当，避免打磨时表面过热变色
表面抛光：对手经过粗磨或原始平整的表面，采用抛光轮进行表面抛光处理，便手粘贴应变计并能减小由于表面粗磨可能造成的附加应力影响。d）：手工打磨：采用100#～200#的砂布，对抛光过的表面作进一步手工打磨处理，打磨时可在两个相互垂直的方向上来回进行。通过此步骤可以使应变计粘贴更牢固，也可以进一步减小可能由机械打磨或抛光引人的附加应力。7.3应变计的粘贴
7.3.1若已知主应力方向，可以采用双向应变计测量残余应力：将两个垂直敏感栅分别沿主应力方向粘贴，或在测量焊接残余应力时，将敏感栅沿与焊缝平行（X向）和垂直（Y向）方向粘贴。否则采用三向应变计。
7.3.2按应变计使用说明粘贴应变计，建议采用应变计粘贴专用胶水，通过手指挤压的方式保证应变计下方的胶层尽量薄。
7.3.3待应变计粘贴后30min或更长时间，按图4所示的应变计切割线在压痕产生点附近用刀片划断应变计基底。仔细观察应变计·确保粘贴牢固，并且应变计上方无多余胶水。单位为毫米
切割线
图4：应变计切割线
7.4压痕产生
粘贴应变计1h4h后，将应变计上的压痕产生点与显微镜中心点调节至重合。压痕的对中偏差5
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应不大于0.05mm。显微镜和压头用对中、导向装置对中调节时可采用与图5类似的三爪固定装置辅助完成。
注：粘贴应变计干燥时间与温度有关，环境温度越高，测量工件表面温度越高，粘贴剂达到符合要求强度的干燥时间越短。过短的干燥时间会影响应力传递标引序号说明：
1-导向筒，
2——对中微调螺钮。
图5显微镜和压头用对中、导向装置示意图7.5bZxz.net
5数据处理
7.5.1记录压痕产生前后的应变差值（应变增量）。7.5.2
根据公式（1)或公式（2)和图6得到相应的弹性应变。7.5.3按平面胡克定律计算残余应力，计算方法按照附录A的要求执行，误差修正可见附录B。8
应力计算函数的确定
8.1通则
应力测量前，一般需要根据被测材料通过标定试验确定公式（1)中的系数，非试验的数值标定可参照附录C。
8.2标定试板
8.2.1标定用试板应采用与待测结构相同的材料制作，同时标定试板应先经过机械加工再进行消除内应力。采用热处理方法消除内应力时，应采用足够高的温度和时间，确保处理后的试板内含残余应力在土20MPa范围内（可采用X射线或全释放应变法检测），但同时应避免热处理引起材料性能发生明显变化，例如应保证强度下降不超过30MPa或10%R2（取数值较小者）。8.2.2推荐采用的标定试板尺寸：长200mm~500mm（短长度用于压缩标定），宽50mm~100mm，厚度一般不小于12mm。对于厚度小于6mm且大于2mm的薄板，产生压痕时可在试板背面紧贴一块衬板以增加试板刚度。8.3标定方法
8.3.1从试板中心部位开始，向两侧粘贴双向应变花，两个应变花的间距应不小于20mm。粘贴应变花时的注意事项如7.3所述。应变花两个相互垂直的敏感栅方向应与试板的长度（同拉伸方向）和宽度一致。
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8.3.2应变计固化1h～4h后，在加载设备上首先用0.8R，e.2的应力水平拉伸试板一次，观察卸载后应变计的应变变化情况，确定粘贴质量。加载方法尽量采用单向拉伸和压缩，条件受限时可以考采用三点弯曲的方法，但应注意应变花粘贴位置要避开加载位置的圣维南效应。8.3.3为了拟合出光滑曲线，至少选择7个～8个不同的应力水平进行标定，尤其是拉应力下要有足够的标定点数。建议的标定应力水平为：—0.7R0.2、—0.5R0.2、一0.3R0.2、0、0.3R0.2、0.5R,0.2、0.7R0.2、0.8R0.2。如果各点之间的数值差别有突变，应增加标定点数。无论哪种材料，均应确保最大标定应力不超过材料的弹性极限。
8.4标定数据的处理
8.4.1在取得上述不同应力水平下的应变增量数据后，可按照以下方法进行标定数据的处理。8.4.2将所得数据绘制成如图6所示的标定曲线图6中横坐标为标定过程中对应于外加应力的弹性应变（e。），纵向坐标为压痕应变增量（△e），即在特定压痕制造系统下（固定的压头尺寸和压力），与弹性应变对应的输出应变值。应变增量
曲线1
0.7ca,2 0. 5em: 0. 360
0. 3e02 0. 5ea.2 0. 7ea.20. 8e0.28
标引序号说明：
曲线1—e.和Ae的关系曲线：
曲线2——大于0.5em2时Y向应变增量的修正曲线。图6标定数据的处理
弹性应变
咨曲线2
8.4.3图6中虚线是将0.5R0.2、0.7Rp.2和0.8R.2拉应力下横向应变计的应变增量连线后得到的。此时横向应变计受到外加压缩应变（数值等于一Ue。），但输出的应变增量变化规律与直接受压缩时纵向应变计输出的应变增量有所不同。这是在高值拉伸应力情况下，横向应变输出偏离呈直线规律的一种现象，此现象在高值的双向拉伸应力场中同样存在。8.5非主应力方向的应力计算函数确定如果需要确定非主应力方向的应变增量与弹性应变之间的关系，可以采用类似方法进行不同角度方向的标定，即粘贴应变花时将某一敏感栅与拉伸方向成一系列夹角，如0°、20°30°、45°等，然后获得对应角度下一系列类似于公式（2）所表达的应变增量与弹性应变的关系。9试验报告
试验报告至少应包括如下内容：7
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本文件编号；
所用应变计、应变仪、压痕产生设备型号；残余应力测点位置及测量结果；测试材料（包括焊缝金属）及状态（是否热处理等）的说明，特别应注明材料的实际塑性延伸强度。
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