ASTM D412硫化橡胶和热塑性弹性体拉伸试验方法.docx

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ASTMD412硫化橡胶和热塑性弹性体拉伸试验方法

名称：

D412—98a（2002年重新批准）

硫化橡胶和热塑性弹性体——拉伸性能的标准实验方法

希望采用本标准使用者在进行实验时，参照英文版本一起使用以便对译文提出

建议并准确进行实验。

因此凡出现与英文版本相冲突，则以英文版本为准。

本标准已被国防部代理机构批准使用。

注释——9.2部分于2003.1被更新。

1.范围

1.1这些方法是用来评估硫化橡胶和热塑性弹性体拉伸性能的程序。

这些方法不适用硬橡胶和相似硬度、低延伸率材料。

方法如下：

方法A——哑铃状和直片状试样

方法B——剪切环形状试样（不适用）

注释1——这两种不同的方法不会产生同样的结果。

1.2在本实验中，数值的表达不管是以SI还是非SI为单位，都认为是标准的。

在每一系统中数值可能不是等同的，因此必须单独使用每一系统，而不要合并这些数值。

1.3本标准没有对所有的安全问题进行详细的描述。

建立一个合适的安全和健康规则和决定其应用规则限制是使用者的责任。

2.参考资料

2.1ASTM标准：

D1349橡胶标准实验温度准则

D1566与橡胶相关的术语

D3182混合标准化合物和准备标准硫化橡胶片的材料，设备和程序准则

D3183实验用产品片准备准则

D3767橡胶尺寸测量准则

D4483橡胶和黑烟末工业中标准实验方法的测量精度准则

E4实验机器力检查准则

2.2ASTM附件：

剪切环形试样,方法B（D412）

2.3ISO标准：

ISO37硫化橡胶，热缩性橡胶张应力性能

3.1术语

3.1定义

3.1.1张力设置——在试样被伸展之后所保留的延长长度，允许以规定方式缩进，以占原始长度的百分比来表达。

（D1566）

3.1.2破裂后张力设置——通过把两破裂的哑铃体橡胶片破裂点放在一起进行测量。

（D1566）

3.1.3抗拉强度——施加给试样使其破裂的张应力。

（D1566）

3.1.4张应力——伸展试样的力。

（D1566）

3.1.5一定延伸率的张应力——使试样均匀横截面伸展到给定延伸时所需要的力。

（D1566）

3.1.6热塑性弹性体——不同于传统硫化橡胶，与热塑性材料一样可以加工和循环使用。

3.1.7最终延伸率——在持续张应力下试样发生破裂时的延伸。

3.1.8屈服点——在应变曲线上的点。

（D1566）

3.1.9屈服应变——在屈服点的张力水平。

（D1566）

3.1.10屈服应力——在屈服点的应力水平。

（D1566）

4.实验方法概要

4.1对抗拉性能的测量开始于从试样材料上取来实验橡胶片，包括试样的准备和试样的实验。

试样均匀横截面区域可以成哑铃体，环形或直片形状。

4.2在试样对张应力，在给定延伸时的张应力，抗拉强度，屈服点和最后延伸进行测量。

张应力，屈服点和抗拉强度基于原始试样的均匀横截面。

4.3在先前没有应力的试样被延伸和缩进后，进行张力设置测量。

破裂后的设置同样也描述了。

5.重要性和应用

5.1采用本实验方法的所有材料和产品在一定性能应用下必须能够耐张力。

也可以使用这些方法对一些像这样张力性能的测量。

然而,因为在实际使用中潜在性能要求非常广泛，因此单独的张力性能不能直接地与最终产品使用性能挂钩。

5.2张力性能取决于材料和实验条件（延长率，温度，湿度，样品几何形状，实验前的预备等等）；因此在相同实验条件下材料必须进行比较。

5.3温度和延长率对张力性能有实质性的影响，因此必须控制好。

试样类型的不同这些影响也是多样的。

5.4张力设置表示部分永久性的和延长和收缩后部分恢复的残留变形。

因此，必须控制延长和恢复周期（还有其他实验条件）以获得可对比性结果。

6.设备和仪器

6.1实验机器——张力实验必须在可以产生500±50mm/min（20±2in./min）匀速速率的电力驱动机器上进行。

（两爪距离至少为750mm）（30in.）。

（参考注释1）。

实验机器必须有匹配的测力计和测量或记录测量外加力（范围在±2%之内）的系统，。

如果对一个测量能力范围（摆动式测力计）不能改变，破裂时的外加力必须在满刻度±2%内进行测量，最小张力测量必须精确在10%以内。

注释2——采用1000±100mm/min（40±4in./min）的延伸率，在报道中标记速度。

如果有问题，则重复实验，采用500±50mm/min（20±2in./min）的延伸率。

6.2用来升温和降温的实验箱——实验箱必须符合以下的要求：

6.2.1空气可以以1—2m/s（3.3to6.6ft/s）的速率在实验箱中流通，试样可以保持在2°C（3.6°F）。

6.2.2在夹具或轴附近安装一个校准过的传感器来测量实际温度。

6.2.3实验箱必须接有一个排气系统，向外界排放高温产生的烟。

6.2.4实验之前必须制作用于在夹具或轴附近悬挂试样的装置。

除由于流通空气煽动导致的瞬间接触外，试样不允许接触实验箱任何一面。

6.2.5在高温或低温下使用方便操作的快速工作夹具，可以在很短的时间内放置试样而不影响实验箱中的温度。

6.2.6在此实验温度下使用适宜的测力计或与实验箱隔热。

6.2.7准备测量实验箱中试样延伸的装置。

如果比例尺测量水准基点之间的延长，则比例尺必须平行安装在夹具的附近，并且可以在实验箱外面进行控制。

6.3千分尺——千分尺必须符合D3767（方法A）准则的要求。

对于环形试样，参考14.10部分。

6.4张力设置实验的仪器——在6.1中描述的实验机器或者与图1中所示类似的仪器。

一只秒表或其它可以计时的装置，可以测量分钟之间的间隙，测量时间至少为30分钟。

用于测量张力设置的比例尺或其它装置，精确度在1%以内。

图1拉力设置实验设备

7.试样的选择

7.1选择时考虑下列信息：

7.1.1由于在加工和准备过程中流动所形成的各向异性和纹理方向，可能对张力性能有一定的影响，所以哑铃体或直状的试样必须剪切，这样试样的纵向就与已知纹理方向平行了。

环形试样通常纹理性能均匀。

7.1.2除非有其它规定，否则热塑性橡胶或热塑性弹性体试样或两者必须从注塑成型片或板上剪切厚度为3.0±0.3mm。

其它厚度的试样不能够提供可对比性的结果。

进行实验的试样方向必须和在铸模中流动方向平行或垂直。

样片的尺寸必须满足此要求。

7.1.3通过分离夹具来测量环形试样的延伸，但是环形试样（沿）半径的宽度的延伸是不均匀的，为了减少这种影响，试样的宽度必须小于其直径。

7.1.4如果在进行的延长至断裂实验中，直状试样趋向断裂，当准备另一类型试样不可行时采用直状试样。

直状试样对于获得非断裂应力或材料系数性能是非常有用的。

7.1.5使用的试样类型取决于材料，实验设备和所能够获得的试样。

对于低极限伸长率的橡胶材料，为改善延伸测量的准确性，需要采用较长的试样。

8.实验设备的校准

8.1按照E4准则程序A对实验机器进行校准。

如果测力计是应变仪类型，则除E4准则中7和18部分中是要求外，用一次或多次力来校准实验装置。

摆式测力计校准如下：

8.1.1把哑铃状试样的一终端放在实验机器上面的夹具上。

8.1.2把较低的夹具从机器上移走，通过夹钳装置把哑铃状试样固定在上面的夹具上。

8.1.3在试样卡紧装置较低的一端缚上一个吊钩。

8.1.4在试样夹装置的吊钩上悬挂一个已知质量的块，方法是允许安装块临时放置在较低测试机夹具构架或支架上（注释2）

8.1.5按照标准启动夹具分离电动机或机械装置，使其运行直到已知质量块在较高夹具上的试样附近自由悬挂。

8.1.6如果刻度盘或数值范围不能显示在指定公差内的施加力，彻底检查有故障的测试机（如，在轴承可其它移动部位磨擦力过大）。

确保较底夹具装置和吊钩的质量包括在内。

8.1.7如果已解决了机器磨擦或其它故障，使用已知质量的块来产生大约测试机能力的10，20和50%的力至少在三点重新校准测试机，如在日常测试中使用棘爪或棘齿，则使用它们校准测试机，用上面的棘爪校准顶部的摩擦力。

注释3——提供一种防止已知质量块在哑铃状物破裂时落下地上的方法。

8.2使用一个弹性校准装置可以快速地校准测试机。

9．试验温度

9.1除非特别说明，否则试验的标准温度应为23±2°C（73.4±3.6°F）。

当试验温度是23°C（73.4°F）时试样处在此条件下至少3个小时，如果材料受潮湿影响，试样维持在50±5%的相对湿度，并且在试验前放置于此条件下至少24小时，当在其它温度下试验时要求使用准则D1349中所列的温度。

9.2对于23°C（73.4°F）以上的温度，测试前根据方法A试样预先加热10±2分钟，方法B则为6±2分钟（见注释3）。

试样隔离放在实验箱中，其目的为了让一系列试样预热时间相同，在高温下预热时必须避免额外的硫化或热老化（警告——其它预防方法，除了在23°C（73.4°F）下测试为保护胳膊和手要戴耐热或冷的手套，高温下试验，室内门开着时，为防止吸入有毒气体，戴上面具是有必要的。

）

9.3在23°C（73.4°F）以下试验时，测试前放置至少10分钟。

试验方法A——哑铃状和直状试样

10.仪器

10.1模具——准备哑铃试样的模具形状和尺寸应符合图2所示要求。

面向横断面减缩的内部应垂直于切边组成的平面，并且磨光，它们之间的距离至少为5mm（0.2in.）的长度，模具在任一时间内都应锋利和无刻痕（见9.2）

注释4——模具的条件取决于对断裂实验试样破裂点的研究。

去掉测试机夹具上的样件，把试样放在一起，记录每个试样在相同位置下是否有拉伸断裂的趋向，在同一地方持续存在破裂表明在此位置模具可能迟钝，有刻痕或弯曲。

10.2基准点标记器——用于测量延伸或拉力而在实验样品上放置的两个标记叫“基准点”（见注释4）。

基准点标记器应由一个底盘包含两个凸起的平行物，两个凸起部分的表面（平行于底盘的平面）在同一平面并且光滑。

凸起平行物做标记的平面宽应在0.05和0.08mm（0.002and0.003in.）之间，长至少15mm（0.6in.），平行标记表面与凸起平行物侧面部分之间的角度至少75°，两个平行凸起部分的中心或标记表面之间的距离应在所要求的1%之内或基准点之间的距离。

附在基准点标记器底盘的后面或顶端的把柄通常是基准点标记器的一部分。

注释5——如果接触伸长计用于测量延伸，则就不需要基准点。

10.3墨水敷抹器——一个平坦的坚硬表面（硬木，金属或塑料）可以墨水或粉末弄到基准点。

墨水或粉末应粘附在试样，对试样没有影响并且与试样的颜色反差明显。

10.4夹具——测试机应有两个夹具，一个连接测力计。

10.4.1用于测试哑铃试样的夹具能够自动拉紧并在夹具表面施加均衡的压力，随压力的增加而增加，以防止滑动和促进在直的递减横截面试样的失效，由压缩空气持续产生压力类型的夹具也符合要求。

建议每个夹具的末端有一个定位装置，用来把试样插入夹具中（同样深度）。

10.4.2用于测试直状试样的夹具应是可以提供持续气压压力的工具，无论楔形的，或套环型的装置能够把压力传送到整个试样上。

11.实验样品（试样）

11.1哑铃状试样——可能的话，采用注塑成型的试样，或者从平片上剪切的试样，其厚度不能少于1.3mm（0.05in.），不能大于3.3mm（0.13in.），大小可以允许使用标准方法剪切（参考D3182准则）。

平片可以通过加工直接提供或者从成品上通过剪切和抛光提供。

如果从机器制成品上获得，则试样表面必须光滑，无层结构等等，符合D3183准则中描述的程序。

剪切所有试样使其纵向位置与纹理平行。

按照D3182准则准备的试样，试样必须为2.0±0.2mm（0.08±0.008in.）厚。

使用图2冲模C（除非有其他规定）剪切试样，并且保证剪切表面光滑。

图.2剪切哑铃状试样的标准冲模

11.1.1标记哑铃状试样——试样必须标记10.2中描述的基准点，标记时试样不要成拉紧状态。

标记必须在递减横截面上，标记之间的距离为：

对图2冲模C和冲模D为25.00±0.25mm（1.00±0.01in.）;对图2其它冲模为50.00±0.5mm（2.00±0.02in.）。

11.1.2测量哑铃状试样厚度——对试样进行三处厚度测量，一处在中央，另两处分别在

递减横截面部分每一端。

三处的中间数值即为计算横截面区域的厚度。

试样最大和最小厚度之间差额超过0.08mm（0.003in.），必须废弃。

试样的宽度作为受限横截面部分中模剪切边缘之间的距离。

11.2直状试样——把窄带材，小管形材料或狭窄的电绝缘材料剪切为哑铃状或环形状时，实际中可能有些困难，则此时选用直状试样是可行的。

这些试样必须足够长可以使它们插入夹具中进行实验。

如11.1.1中做描述在试样上做基准点。

测量管形直状材料的横截面，以及试样的质量，长度和密度。

横截面区域计算如下：

A=M/DL

（1）

其中：

A=横截面，cm2，

M=质量，g，

D=密度，g/cm3，

L=长度，m。

注释6——A（inch2）=A（cm2）×0.155

12.程序

12.1张应力，抗拉强度和屈服点的测量——把哑铃状或直状试样放在实验机器夹具上，小心调整使试样均匀受力。

夹具分离速率为500±50mm/min（20±2in./min）（参考注释6）。

启动机器并记录基准点之间的距离，注意避免视差。

记录实验规定延伸和样品破裂时的施加力的大小。

使用伸长计延长或自动图示记录或闪光记录装置测量延伸。

在破裂时，测量和记录接近10%的延伸。

计算参考13部分。

注释7——对于在500±50mm/min（20±2in./min）下测试且屈服点在20%延伸下的材料，延伸速率必须减为50±5mm/min（2.0±0.2in./min）。

如果材料屈服点仍在20%的延伸下，则延伸速率必须减为5±0.5mm/min（0.2±0.002in./min）。

必须报告实际分离速率。

12.2拉力设置的测量——把试样放在如6.1中描述的机器的夹具上或图1中描述的仪器上，调整使试样受力均匀。

夹具的速率尽量均匀一致，要求15s达到规定的延伸。

使试样在规定延伸处保持10min，快速释放，不要让试样迅速恢复，然后让试样静止10分钟。

在10min末，测量基准点之间的距离为原来的1%。

使用秒表记录操作时间。

计算参考13部分。

12.3断裂后拉力设置——试样在正常抗拉强度实验断裂10分钟后，小心地把两断裂片安装在一起，使它们尽量全面积接触。

测量基准点之间的距离。

计算参考13部分。

13.计算

13.1在规定延伸处计算张应力如下：

T（xxx）=F（xxx）/A

（2）

其中：

T（xxx）=在（xxx）%延伸的张应力，MPa（lbf/in.2）,

F（xxx）=在规定延伸时的力，MN或（lbf）

A=未拉紧的试样的横截面mm2

13.2计算屈服应力如下：

Y（stress）=F（y）/A（3）

其中：

Y（stress）=屈服应力，屈服点发生时的应力程度，MPa（lbf/in.2）,

F（y）=在屈服点时力的大小MN（lbf）,

A=未拉紧的试样横截面m2（in.2）.

13.3在张力或延伸大小估计屈服应变。

13.4计算抗拉强度如下：

TS=F（BE）/A（4）

其中：

TS=在破裂时的抗拉强度，应力tMPa（lbf/in.2）,

F（BE）=在破裂时力的大小,MN（lbf）

A=未拉紧的样品横截面m2（in.2）.

13.5计算延伸（在任何程度时的延长）如下；

E=100[L–L（o）]/L（o）（5）

其中：

E=延伸百分率（原始基准点的距离）

L=延伸实验样品上基准点之间的观测距离

L（o）=基准点之间的原始距离（对L和L（o））使用同一单位）

13.6在试样破裂点当L等于基准的距离，估计断裂或最后延伸率。

13.7在10分钟缩回时间后，当L等于基准点之间的距离，用Eq5计算张力设置。

13.8实验结果——例行实验中，实验结果为三个单独实验测量数值的中间值。

但对此有两个例外，在实验中需要对5个试样进行实验，而报道的实验结果为5个数值的中间值。

13.8.1例外1——按照标准进行实验，如果三个测量数值中的一个或两个不符合规定要求时。

13.8.2例外2——如果执行仲裁实验时。

实验方法B—剪切环形试样（该测试方法我公司不适用，省略）

14.精度和偏差

14.1精度和偏差部分按照准则D4483制作。

术语和其它统计详细资料参考准则D4483。

14.2在精度和偏差部分中的精度结果给出了对在下面描述的在多个实验室内进行的材料实验方法精度的评估。

这些精度参数不能用来作为接受和拒绝任何组材料的实验的标准，参数适用于那些特别的材料和包括这些方法的专门实验草案。

14.3实验方法A（哑铃状）：

14.3.1对主要多方实验室项目，类型1精度在1986年计算获得。

重复性和再现性均是短期的，即几天间隔重复实验结果。

实验结果是三组测量数据的中间值。

14.3.2在多方实验室项目中使用三种不同的材料，这些材料在不同的两天在10个实验室进行实验。

14.3.3在多实验室项目中处理的橡胶片应在每一实验室间流通。

对化合物（R19160）其中一个进行第二次多实验室实验。

对于实验，使未处理的化合物流通，在每一实验室指定时间和温度（在157°C下10分钟）处理橡胶片。

14.3.4对重复性和再现性精度计算的结果在表1和表2中列出。

14.3.5本实验方法精度使用下列陈述格式“适当值”r,R,（r）,or（R）,表达。

14.3.6重复性——本试验方法的可重复性r已经作为适当值在精确表1到表2中列出，在标准实验方法程序下获得的两个单一的试验结果不同于列表r数值的就被认为试样的来源不同。

14.3.7再现性——这些实验方法的再现性R作为适当值在表1到表2已列出。

在标准实验方法程序下不同实验室之间获得的两个单一的试验结果不同于列表R数值的就被认为试样的来源不同。

14.3.8重复性和再现性是平均数值（r）和（R）的百分比，（r）和（R）和上面的r,R等同。

对于（r）和（R），两次实验结果的差额表达为两次实验结果算术平均数值的百分比。

14.3.9偏差——在实验方法术语中，偏差是平均实验数值和参考实验性能数值之间在差额。

因为此数值是由本实验方法专门定义，所以对于本实验方法不存在参考数值。

因此，偏差也不能够测量。

15.关键词

15.1延伸；断裂后设置；拉力性能；拉力设置；抗拉强度；张应力；屈服点