GB/T2975-2018 国家标准：钢及钢产品力学性能取样位置及试样制备

GB/T2975-2018 《钢及钢制品机械性能的取样地点和制样》。

国家标准GB/T2975-2018《钢及钢制品 机械性能取样位置和样品制备》，代替GB/T2975-1998《钢及钢制品 机械性能取样位置和样品制备》，本标准采用ISO377：2017《钢铁及钢制品 机械性能取样位置和样品制备》，规定了型钢， 棒材、线材、钢板和管材机械性能测试的鉴定、取样位置和试样制备的要求。它适用于钢和钢制品的机械性能采样和试样制备。如果合同中规定该标准也适用于其他金属产品，则可以根据有关产品标准、材料标准或测试标准进行测试。新标准于 2019 年 2 月 1 日生效。

新标准的主要技术内容变化如下，关于规范性参考文件部分，该标准已根据技术差异进行了调整，以适应我国的技术条件，为使标准更具可操作性，与GB/T2975-1998国家标准保持一致，一般要求是样品、 根据附录 A 选择的样品和样品应被视为产品的代表;试样应具有足够的尺寸，以确保可以取出足够的试样进行指定的测试和必要的重新测试。增加了拉伸和冲击取样要求的全面规定，“产品标准中应规定钢板的取样方向和取样位置”;添加了信息丰富的附录 B “样品毛坯加工余量的选择”。

（1） 用于交货条件样本的样本应从两个状态中选择一种。

a） 成型或热处理（或两者兼而有之）后的产品;

b） 如果在热处理之前采集样品，则应在与交付产品相同的条件下对切割后的样品进行热处理。

图 1 棒材和线材的拉伸试样采样位置

（2） 对于用于制备试样的试样和毛坯的切割和加工，应避免表面加工硬化和热影响，以改变材料的机械性能。通过烧结法和冷剪切法取样的加工余量可以在附录 B 中找到。加工后，应通过研磨（使用足够的冷却液）或抛光去除刀具留下的任何可能影响测试结果的痕迹。拉伸和冲击试验的样品如图 1 和图 2 所示。

图 2 棒材和线材冲击试样的采样位置

GB/T38751-2020 《热处理硬度试验通则》。

GB/T38751-2020《热处理硬度试验通则》标准规定了热处理零件硬度检测方法的选择原则、被测样品、检验环境、人员要求、仪器管理、硬度检测、检验结果和硬度值表示、检验报告和报告、不确定度评估。本标准适用于金属材料热处理件的硬度试验，便携式硬度计的使用也可参照进行。GB/T33362《金属材料硬度值的换算》的应用是必不可少的。

根据试验原理，热处理件的硬度试验方法分为洛氏、布氏、维氏、里氏、肖氏和努氏等，不同方法的适用范围见标准附录A表A.1。可根据工件的材质和硬度选择一般的检查方法。选择测试方法后，如果样品的硬度范围、厚度、尺寸等允许，应选择较大的测试力进行检查。对于硬度值小于 450HBW 的金属紧固件，建议使用布氏硬度测试方法。

不同工艺热处理后零件的硬度试验方法及选择原则：退火和正火工艺一般按GB/T231.1布氏硬度进行检测，当硬度低于225HBW时，可按GB/T230.1洛氏硬度（B标尺）或GB/T4340.1维氏硬度进行试验;调质工艺一般按GB/T230.1（C标尺）方法进行试验， 调质件可按GB/T231.1方法进行检测，大件可选择GB/T230.1（A级或15N级）或GB/T4340.1试验、GB/T4341.1邵氏硬度试验。

该标准的第 5 章“待测样品”规定：

1） 样品：可选择实物或炉样进行热处理件的硬度测试。选择炉样时，材料等级、原料坯批号、锻造状态、前处理状态、特征尺寸等应与实际对象一致。当用炉试样的硬度测试结果不合格时，允许对物理零件本体的硬度进行复测，并将结果作为判定值。炉装试样通常不用于仲裁硬度测试。

2）取样：热处理件硬度检查的取样次数、地点和频率应根据委托单位的规定选择。可以选择物理零件作为要检查的零件，并且可以使用与零件具有相同材料和状态的炉样代替物理零件作为待测零件。在对批量零件进行硬度测试的取样时，取样率和取样位置应确保所选的热处理零件能够代表同一炉内处理的零件的热处理结果。

3）样品制备：待检表面应无氧化皮、异物和油脂、脱碳和裂纹，支撑面和边缘不应有氧化皮、毛刺或其他可见的变形痕迹。被测表面的表面粗糙度Ra一般不大于1.6μm，维氏硬度试验一般根据试样的材料特性进行抛光或电抛光。在试样制备过程中，应避免受热处理和冷处理等因素的影响。不同测试方法要求的试样最小厚度见附录 B。形状不规则、尺寸小、厚度薄的试样只能在冷镶嵌或热镶嵌后进行检查。

该标准第 6 章“检查环境”规定：

1）检查环境应清洁干燥，无振动和腐蚀性气体。

2）检验现场的环境温度一般为10°C~35°C。 硬度计验证/校准或验证时的环境温度应控制在 23°C±5°C。3） 检查现场的相对湿度不应大于 70% 或在硬度计使用环境条件规定的范围内。

该标准的第 7 章“人员要求”规定：

1）检验员应熟悉硬度计的检测原理、操作规程、检测方法、日常抽查、数据处理和检验报告以及相关的热处理过程，并接受培训并持证考核。

2） 应定期监督检查人员的技能和检查工作的质量。

该标准规定了日常检查过程中应注意的以下几点：

1） 硬度计上应有检定或校准标志，并注明校准或检定日期，检定/校准周期不得超过 12 个月。没有验证/校准证书或验证/校准证书过期的硬度计不应用于检查。

2）每天使用硬度计前应检查硬度标尺或范围，校准标准块上测得的硬度（平均值）值与检定证书上的标准值之差应在GB/T230.2、GB/T231.2、GB/T4340.2和GB/T4341.2给出的最大允许误差范围内。

3） 标准块仅对校准它的标尺有效。标准区块首次验证后的验证周期为 1 年，只有在复检合格且稳定性满足要求的情况下，才能在 1 年后继续使用;将来的验证周期一般不超过 2 年。使用过的标准块不得接地后再重新验证和使用。

4） 根据图纸或供货合同的要求确定每个被检零件的测试点数量，每个检查点对应一个硬度值。在对每个被测件进行正式测量之前，一般会测量一个点，该点不记在检验点数中，只确认检验系统的工作条件是否正常。如果发现某一点的检测结果异常，可以在检测点附近进行两次复测，但应将原来的异常检测结果与复测值同时记录。

5）测试结果应按测量系统的校正值进行校正。应按规定对被测表面的检测结果进行校正。

GB/T38770-2020《中低碳钢球化结构检验与定级》。

新的国家标准GB/T38770-2020《中低碳钢球化组织检验定级》标准取代了原来的JB/T5074-2007《中低碳钢球化定级》。由于冷变形，冷挤压仍然是紧固件制造业的重要技术手段之一。为了应对这种冷变形过程，成型材料需要具有尽可能低的变形阻力和尽可能高的变形能力。为了获得这种性能，用于低碳、中碳结构钢;低碳和中碳合金钢需要提前进行软化或球化退火;球化退火的目的是获得球化组织，这是所有钢中塑性最好、硬度最低的。

然而，具有全局、均匀分布的球体的钢并不容易通过简单的工艺获得。通常，钢的球化退火工艺周期很长，这不仅需要控制加热速度，而且经常需要控制冷却速度等。任何一个环节的波动都会影响最终的球化效果，不同的球化效果对不同冷变形加工的适应性和钢材工艺质量的影响非常敏感。因此，实现对钢球体的检查和评级的有效控制是非常必要的。

由于球化退火工艺周期长、能耗高、环境影响大，球化退火工艺的改进和优化的控制要求非常迫切，这也需要对球化退火结果进行定量评价，从而分析各种因素对球化效果影响的权重， 统一球化率的检验和测量标准。为此，新的国家标准GB/T38770-2020《中低碳钢球化组织检验定级》标准为我们带来了一种新的方法。为避免球化率的判断过于严格，或造成线材再球化成本增加;相反，球化率判断得太松散，导致球化不良，在随后的冷镦和冷冲压加工过程中发生冷裂纹。作为近共晶钢的结构钢，用于冷镦和冷变形加工时，新国标将球化体（细球形碳化物）按数量和分布分为6个等级，最好的6个等级，最差的1个等级，均为500次或1000次，并按标准中的标准图进行比较评价。4 级或以上为合格，3 级优惠放行。

GB/T229-2020 《金属材料 夏比摆锤冲击试验方法》。

GB/T229-2020《金属材料 夏比摆锤冲击试验方法》;新标准采用重制法修订，采用国际标准ISO148-1：2016《金属材料-简支梁摆冲击试验-第1部分：试验方法》，取代GB/T229-2007标准。规定了夏比摆锤冲击试验方法，用于确定金属材料的冲击试样（V 形、U 形缺口和缺口）在冲击试验中吸收的能量。该标准适用于室温、高温或低温下的简支梁摆锤冲击试验，但不包括仪器化冲击试验方法。金属材料夏比摆锤的冲击吸收能表征了材料在冲击载荷作用下塑性变形和断裂过程中的吸收能量的能力，可用于评价材料对以最大能量承受一次冲击载荷失效时的间隙敏感性，以及测试和控制材料的冶金和热加工质量。冲击性能是衡量金属材料机械性能的重要指标。

新 GB/T229-2020 标准的主要技术变化如下：

1） 术语和定义已修改，标称初始势能（标称能量） KN：冲击试验机制造商规定的能量值，宽度 W：缺口表面与其相对表面之间的距离，厚度 B：垂直于宽度方向并平行于缺口轴线的尺寸。

2） 增加了试样厚度的符号 B，增加了摆锤释放时的角度符号 α，增加了仰角 β1 和 β2 的描述，增加了名义初始势能的符号 KN，增加了弯矩的符号 M，指针摩擦引起的能量损失符号 p 和轴承摩擦和空气引起的能量损失符号 p'阻力，以及由于仰角β引起的能量损失的修正符号 pβ，剪切切割面速率的符号 SFA，对应于规定的能量吸收值 27J 的过渡温度符号 Tt27，对应于上平台上部吸收的能量 50% 的过渡温度符号 Tt50 %US， 与转变温度符号Tt50%SFA对应剪切切割面率的50%，边长值0.9mm对应转变温度符号Tt0.9;

3）对第5章中的冲击试验原理进行了补充和改进，第6、7、8章通过摆锤的单次冲击来打破缺口试样，给出了试验条件。

4） 试样的缺口具有明确的几何形状，位于两个支撑的中心，在打击点的另一侧。测量参数包括吸收能量、膨胀值和剪切切割表面。

5） 由于许多材料的冲击值随温度变化，因此应在规定的温度下进行试验。当该温度不是室温时，应在受控温度下加热或冷却试样。

简支梁摆锤冲击试验是工业应用中常用的验收试验，试样是完全断裂、部分断裂还是简单地塑性变形并穿过砧座并不重要。从理论研究的角度来看，实测的能量值要深入研究，实测的能量值可能与样品是否破损有很大关系。

需要注意的是，并非所有简支梁冲击测试结果都可以直接比较。例如，摆锤叶片半径可能不同，或者可能使用不同形状的试样。使用不同的摆锤叶片可能会导致不同的测试结果。这也是为什么完整的检测报告除了执行标准外，还需要包括明确的试验机类型、试样类型、试验后的试样断裂情况，以及用于确定检测结果可比性的其他项目。增加了摩擦损失的测量。

与 ISO 148-1：2016 相比，该标准在结构上增加了一条 （8.9） 和一个附录 （附录 F）。本标准与 ISO 148-1：2016 的技术差异及其原因如下：

关于规范性参考文献，本标准为适应我国技术条件，对技术差异进行了调整，调整集中在第二章“规范性引文文件”中，具体调整如下：

将ISO148-2（见附录E7.2）替换为GB/T3808，采用国际标准，增加对GB/T 2975的引用，增加对GB/T 8170的引用，增加对JJG 145的引用，删除对ISO 148-1：2016的ISO 268-1引用（见ISO 148-2：2016的7.2和附件E）。

将无缺口样品纳入适用中国国情的范围，增加“其他厚度样品也可协议使用”，以扩大标准的适用范围。仰角 β1 和 β2 的单位为“°”，K1、K2 和 KN 的单位为“J”，以避免单位混淆。

增加了韧带尺寸为 8 mm 的 U 形缺口试件，并修改了试件纵向邻面的角度，以满足国内一些冶金产品技术标准的要求。

提高了试样厚度要求的下限（标准尺寸冲击试样长度为 55 mm，横截面为 10 mm× 10 mm 方形横截面。试样长度中间有V形或U形缺口，如果试样不足以制备标准尺寸的试样，如果没有特殊规定，可采用厚度为7.5mm、5mm或2.5mm的小试样，也可按协议使用其他厚度的试样， 但最小厚度不小于 1 毫米）。

增加了对无缺口试样位置的描述和试验前检查砧和摆锤叶片的要求，以帮助获得稳定和正确的测试结果（每天开始冲击试验前检查摩擦引起的能量损失）。

添加了调整最后一个半摆动指针的满量程百分比的建议;增加了试验机容量的下限，力求准确获得冲击能量（吸收能量K的上限不应超过初始势能Kp的80%）。如果吸收的能量超过此值，则应在测试报告中将吸收的能量报告为近似值，并注明超过试验机容量的 80%。刻度盘或读数装置的分辨率决定了试验机应用的下限。建议试样吸收的能量 K 的测量下限是试验机刻度盘或读数设备分辨率 15J 的 25 倍。

增加了提供不足的冲击能量，并在试样未断开连接时具体撰写测试报告（在测试中，测试中，测试并不总是将测试件完全分成两部分。对于材料验收试验，不需要在报告中注明不完全断裂的信息，对于其他非材料验收试验，需要在报告中注明试样没有完全断裂。由于试验机的冲击能量不足，当摆锤不打断试样且测得的吸收能量超过试验机的能量范围时，不能报告吸收能量，并且“吸收能量超过XXXJ冲击试验机摆能量的上限”）。

增加了测试结果以提高可操作性（每个试样的冲击吸收能量应估计为至少 0.5 J 或 0.5 指数单位，以较小者为准。测试结果应至少保留两位有效数字，修改方法按GB/T8170执行）。

增加了缺口类型和缺口深度，并增加了试样尺寸的书写规范（测试报告应包括以下信息，或者，如果客户允许，以下信息可以追溯到实验室提供的报告编号：

a） 本国家标准的编号;

b） 样品相关信息（例如钢种、炉批号等）;

c） 间隙类型和间隙深度;

d） 试样与标准试样不同时的尺寸（试样尺寸写为厚度×宽度×长度单位为 mm）;

e） 测试温度;

f） 吸收能量 KV2， KV8， KU2， KU8;

g） 试样的大部分或一组试样是否破损（材料验收测试不需要）;

h） 可能影响试验的异常）。

增加了信息性附录 F“从高温或低温装置中取出并在 3S~5S 内中断的试样的温度补偿值”。

Screw Jun 的经历与总结

紧固件的主要制造工艺包括：

原材料采购→复检→下料→冷镦或热锻（螺栓和螺母）、→热处理→性能测试→机加工→滚压成型→表面处理→表面检验→无损检测→尺寸检查→包装运输等过程。

本文没有尝试也无法完全描述性能测试新国标的内容，而只是尝试讨论和实践标准中的一些热点问题，希望能引起大家对紧固件制造发展的关注。

大量高强度螺栓的疲劳失效分析结果表明，70%以上的疲劳失效是由于表面损伤、头杆交界处脱碳、螺纹加工中明显的细裂纹或切削刀具痕迹和表面腐蚀的不连续性以及淬火组织不均匀造成的，因为那里的应力集中程度高。为此，新标准的宣传实施需要下大力气，建议从设计、采购、制造、安装、不合格管理、检验和试验等方面加强和优化紧固件行业的质量管理。

总之，为了实现中国从紧固件制造大国向制造强国转型的梦想，紧固件镦乱理论和工艺装备还需要进行系统深入的研究，也将技术融入转型、创新和变革的趋势中去发展和提高，很多领域都在等待我们去发展， 深化和扩展。