Metallic materials - Wire Part 1: Simple torsion test
1 Scope
This document specifies a method for determining the ability of metallic wire of diameter or characteristic dimension from 0.1 mm to 14 mm to undergo plastic deformation during simple torsion in one direction.
The unidirectional torsion test for metal wire products of other specifications may be performed with reference to this document after consultation between the parties concerned.
2 Normative references
There are no normative references in this document.
3 Terms and definitions
No terms and definitions are listed in this document.
4 Symbols and designations
The symbols and designations used in the simple torsion test of round wire and shaped wire are shown in Figure 1 and Figure 2, respectively, and listed in Table 1.
Key:
1——Grip;
2——Sample.
Figure 1 Round wire
a) Z b) H
c) T
Figure 2 Typical shaped wire section
Table 1 Symbols and designations
5 Test principle
The test consists of twisting a test piece of wire around its own axis in one direction, so that the specimen is twisted to a specified number of times or the specimen breaks.
Foreword I
Introduction III
1 Scope
2 Normative references
3 Terms and definitions
4 Symbols and designations
5 Test principle
6 Testing equipment
7 Test piece
8 Test conditions
9 Test procedures
10 Test report
Annex A (Informative) Recommended types of jaws
Annex B (Informative) Evaluation of fractures occurring during simple torsion test
金属材料 线材
第1部分：单向扭转试验方法
1 范围
本文件规定了公称直径(或特征尺寸)为0.1mm～14mm的金属线材承受塑性变形能力的单向扭转试验方法。
经相关方协商，其他规格金属线材产品的单向扭转试验可参照本文件执行。
2 规范性引用文件
本文件没有规范性引用文件。
3 术语和定义
本文件没有需要界定的术语和定义。
4 符号和说明
本文件使用的符号及说明如图1、图2及表1所示。
标引序号说明：
1——夹头；
2——试样。
图1 圆型截面线材
a) Z型 b) H型
c) T型
图2 典型的异型截面线材
表1 符号和说明
符号 说明 单位
d 圆型横截面金属线材直径 mm
h 异型横截面金属线材特征尺寸a mm
w 异型横截面金属线材最小尺寸 mm
L 两夹头之间的自由长度 mm
N1 单向扭转次数 —
a 异型横截面金属线材特征尺寸指横截面的最大尺寸，通常在相应标准中规定，如图2所示。
5 试验原理
试样绕自身轴线向一个方向匀速扭转，使试样扭转至规定次数或试样断裂。
注：以两夹头之间试样两端产生360°的相对扭转角为一个扭转次数。
6 试验设备
6.1 试验机夹块硬度应不小于55HRC。
附录A中给出了几种夹块齿面推荐类型。
6.2 试验机自身不应妨碍由试样收缩所引起的夹头间长度的变化，试验机可对试样施加适当的拉紧力(见9.1)。
试验期间，试验机的两个夹头应保持在同一轴线上，对试样不施加任何弯曲力。
试验机的一个夹头应能绕试样轴线旋转，而另一个不应有任何转动，除非这种角度变形被用于测定扭矩。
试验机夹头间的距离应可以调节和测量，以适应不同长度的试样。
试验机应能调节转动速率且应控制在规定值的10％内，并应有自动记录扭转角度或周次的装置。
试验机应提供安全防护装置，以保护操作者在试样断裂为两段以上时免受飞出碎片的伤害。
7 试样
7.1 试样宜尽可能平直。
7.2 必要时应采用适当的方法对试样进行矫直。
矫直时，不应损伤试样表面，也不应扭曲试样。
存在局部硬弯的线材不应用于试验。对横截面纵向中性轴有突起的线材不应进行试验。
除非另有规定，圆型和异型线材两夹头间的自由长度应分别符合表2和表3的规定。
表2 根据圆型线材公称直径所确定的夹头间自由长度
单位为毫米
线材公称直径/d 夹头间自由长度/L(公称值)a
a 夹头间自由长度最大为500mm。
b 仅适用于钢线材。
表3 根据异形型材标称特征尺寸所确定的夹头间自由长度a
单位为毫米
典型异型线材的外型类型 标称尺寸/h 夹头间自由长度(公称值)
a 仅适用于钢丝。
8 试验条件
试验一般在10℃～35℃的室温下进行。如有特殊要求，试验温度应为23℃±5℃。
9 试验程序
9.1 将试样置入试验机夹头中，使其轴线与夹头中轴线相重合，以确保试样在试验过程中保持平直。除非另有规定，可对试样持续施加不大于该线材公称抗拉强度相应力值2％拉紧力。对直径(或特征尺寸)大于10mm的钢丝无需施加拉紧力。
注：不同拉紧力对扭转次数结果有影响。
9.2 将试样置入试验机夹头后，在恒定速率的±10％范围内旋转可转动夹头，直至试样达到规定的扭转次数N1或断裂为止。根据夹头带动试样所旋转的完整圈数来记数。
为了验证旋转圈数，宜在试样表面画上彩色标记线。
9.3 除非相关标准另有规定，对于给定直径的钢、铜及铜合金、铝及铝合金线材，扭转速度的公称值应按表4中的规定值。
单向扭转属于等温试验过程，对于应变速率敏感的线材或应变速率行为缺乏了解的线材宜避免试样温度明显升高，试样温度不宜超过60℃。对于应变速率不敏感的钢线材，为提高试验效率，可使用表4中较高的转速值。
表4 扭转速度
线材公称直径d或特征尺寸h/mm 扭转速度
r/s
钢 铜及铜合金 铝及铝合金
0.1≤d(h)＜1 1或3a 5 1
1≤d(h)＜1.5 0.5或1a 2
1.5≤d(h)＜3 1.5
3≤d(h)＜3.6 1
3.6≤d(h)＜5
5≤d(h)≤10 0.25或0.5a 0.5
10＜d(h)≤14 0.1 — —
a 此速度仅适用于对应变速率不敏感的钢线材。
9.4 当试样的扭转次数N1达到有关标准规定时，则认为该试样通过试验而不必考虑断口位置。如果试样未达到有关标准所规定的扭转次数，且断口位置在离夹头2d或2h范围内，则判定该试验无效，应重新取样进行复验。
注：被测线材通常会断裂成两个以上的部分，随后的断裂是由于最初断裂后扭转的线材的快速回弹造成的。在许多情况下，初始断裂将形成一个垂直于线材轴的光滑断裂表面。上述试验有效性准则仅适用于该初始断裂的位置。如果需要，9.5中试验期间发生的断裂评估仅适用于初始断裂。
9.5 宜根据附录B来评估试样的扭转断裂类型。
注1：附录B中用圆型线材来说明断裂类型的评估，但同时适用
