rmjournalЭталоны. Стандартные образцыMeasurement Standards. Reference Materials2687-0886D. I. Mendeleyev Institute for Metrology10.20915/2077-1177-2025-21-1-53-71rmjournal-538Research ArticleСовременные методы анализа веществ и материаловModern methods of analysis of substances and materialsРазработка методик измерений характеристик пластичности сталей при испытании на статическое растяжениеDevelopment of Methods for Measuring the Characteristics of Steel Ductility During Static Tensile Testinghttps://orcid.org/0009-0002-2864-4409МатвееваИ. Н.MatveevaIlona N.

Матвеева Илона Николаевна – научный сотрудник лаборатории менеджмента риска и метрологического обеспечения безопасности технологических систем, 

620075, г. Екатеринбург, ул. Красноармейская, 4.

Ilona N. Matveeva – Researcher, Laboratory for Risk Management and Metrological Safety Assurance of Technological Systems, 

4, Krasnoarmeyskaya st., Yekaterinburg, 620075.

MatveevaIN@uniim.ruУральский научно-исследовательский институт метрологии – филиал ФГУП «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева»РоссияUNIIM – Affiliated Branch of the D. I. Mendeleyev Institute for MetrologyRussian Federation2025250320252115371Copyright © Матвеева И.Н., 20252025Матвеева И.Н.Matveeva I.N.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rmjournal.ru/jour/article/view/538

Статья знакомит с разработкой методик измерений характеристик пластичности сталей при испытании на статическое растяжение – относительного удлинения после разрыва, относительного сужения после разрыва.

Работа имела масштабную цель. Проанализировать бюджеты неопределенности измерений относительного удлинения после разрыва, относительного сужения после разрыва, определяемых при испытании на статическое растяжение. Оптимизировать параметры измерений, связанных с подготовкой образцов, методическими факторами. Оценить вклады в бюджеты неопределенности измерений в процессе разработки методик измерений. Разработать методики измерений относительного удлинения после разрыва, относительного сужения после разрыва, предназначенных для оценки правильности результатов измерений, полученных с использованием стандартных методик измерений этих же величин по ГОСТ 1497–2023 «Металлы. Методы испытаний на растяжение».

При достижении цели проведены теоретические и экспериментальные исследования для составления бюджетов неопределенностей измерений относительного удлинения после разрыва, относительного сужения после разрыва с указанием выявленных источников неопределенности. Рассчитаны метрологические характеристики методик измерений.

В результате разработаны и аттестованы две предназначенные для проведения испытаний в целях утверждения типа стандартных образцов методики измерений характеристик пластичности сталей на микроскопе видеоизмерительном, обеспечивающие запас точности по сравнению со стандартизованной методикой измерений по ГОСТ 1497–2023.

The article is devoted to the development of methods for measuring the characteristics of the steel ductility during static tensile testing – relative elongation and relative contraction after rupture.

The objectives of the work were to analyze the uncertainty budgets of measurements of relative elongation and relative contraction after rupture determined during static tensile testing, optimize the measurement parameters associated with sample preparation using methodological factors, assess the contributions to the measurement uncertainty budgets during the development of measurement methods, and develop methods for measuring relative elongation and relative contraction after rupture intended to assess the accuracy of measurement results obtained using standard methods for measuring the same quantities according to GOST 1497–2023 «Metals. Tensile test methods».

In the course of the work, theoretical and experimental studies were carried out to compile uncertainty budgets for measurements of relative elongation and relative contraction after rupture, indicating the identified sources of uncertainty. Metrological characteristics of measurement methods were calculated.

As a result of the study, two methods for measuring the characteristics of steel ductility using a video measuring microscope were developed and certified, providing a margin of accuracy compared to the standardized measurement method according to GOST 1497–2023, intended for testing for the purpose of approving the type of reference materials.

пластичностьотносительное удлинение после разрываотносительное сужение после разрывастатическое растяжениенеопределенность измеренийductilityrelative elongation after rupturerelative reduction after rupturestatic tensionmeasurement uncertaintyСтатья выполнена в рамках опытно-конструкторской работы «Разработка референтных методик и стандартных образцов утвержденных типов, не- обходимых для метрологического обеспече- ния измерений механических свойств, харак- теризующих пластичность металлов» (шифр «Пластичность»), УНИИМ – филиал ФГУП «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева».The article was carried out as part of the development work «Development of reference methods and certified reference materials for metrological Funding: The article was carried out as part of the development work «Development of reference methods and certified reference materials for metrological support of measurements of mechanical properties of the plasticity of metals», cipher «Ductility», UNIIM – Affiliated Branch of the D. I. Mendeleyev Institute for Metrology.ReferencesФетисов В. П. Исследование локализации пластической деформации при растяжении низкоуглеродистой стали // Литье и металлургия. 2023. № 1. С. 85–87. https://doi.org/10.21122/1683-6065-2023-1-85-87.Fetisov V. P. Investigation of localization of plastic deformation during stretching of low-carbon steel. Foundry production and metallurgy. 2023;1:85–87. (In Russ.). https://doi.org/10.21122/1683-6065-2023-1-85-87.Андрианов И. К., Лин Х., Феоктистов С. И. Определение относительной деформации, соответствующей началу образования шейки при испытании алюминиевых сплавов на разрыв // Молодежь и наука: актуаль- ные проблемы фундаментальных и прикладных исследований : Материалы V Всероссийской националь- ной научной конференции молодых учёных, Комсомольск-на-Амуре, 11–15 апреля 2022 года. Том Часть 2 / Комсомольск-на-Амуре : Комсомольский-на-Амуре государственный университет, 2022. С. 157–160.Andrianov I. K., Lin H., Feoktistov S. I. Determination of relative strain, corresponding to the beginning of neck formation when testing aluminum alloys for rupture. In: Youth and science: current problems of fundamental and applied research: Proceedings of the V All-Russian National Scientific Conference of Young Scientists, 11–15 April 2022, Komsomolsk-on-Amur, Russia. Komsomolsk-on-Amur: Komsomolsk-on-Amur State University; 2022. P. 157–160. (In Russ.).Хамханова Д. Н., Хадыков М. Т., Грешилов А. Д. Контроль качества высокопрочных болтов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. № 5. С. 9–13. https://doi.org/10.24412/2071-6168-2022-5-9-14.Khamkhanova D. N., Khadykov M. T., Greshilov A. D. Quality control of high-strength bolts. Bulletin of Tula State University. Technical sciences. 2022;5:9–13. (In Russ.). https://doi.org/10.24412/2071-6168-2022-5-9-14Логинов Ю. Н., Еремин А. В. Формоизменение медных прямоугольных профилей при растяжении // Производство проката. 2019. № 12. С. 15–18. https://doi.org/10.31044/1814-4632-2019-0-12-15-18Loginov Yu. N., Eremin A. V. Forming of rectangular copper shapes during extension. Rolled products production. 2019;12:15–18. (In Russ.). https://doi.org/10.31044/1814-4632-2019-0-12-15-18Влияние режима температурно-деформационной обработки специальных легированных сталей на структурное состояние и свойства проката / А. В. Колдаев [и др.] // Металлург. 2017. № 10. С. 30–34.Koldayev A. V., Amezhnov A. V., Zaitsev A. I., Stepanov A. B. Influence of the temperature-deformation treatment mode of special alloy steels on the structural state and properties of rolled products. Metallurgist. 2017;10:30–34. (In Russ.).Густов Ю. И., Катанина А. Г. Оценка энергоемкости разрушения металлических материалов посредством показателей относительного поперечного сужения // Новые материалы и технологии в машиностроении. 2017. № 25. С. 16–19.Gustov Yu. I., Katanina A. G. Evaluation of the intensity of destruction of metallic materials by means of indicators of relative transverse contraction. New materials and technologies in mechanical engineering. 2017;25:16–19. (In Russ.).Оценка характеристик поврежденности малоуглеродистой стали физическими методами / Л. Р. Ботвина [и др.] // Металлы. 2016. № 1. С. 27–39.Botvina L. R., Soldatenkov A. P., Levin V. P., Tyutin M. R., Demina Y. A., Petersen T. B. et al. Assessment of damage characteristics of low-carbon steel by physical methods. Metally. 2016;1:23–33. (In Russ.).Голи-Оглу Е. А., Бокачев Ю. А. Повышение уровня пластичности в Z-направлении проката толщиной до 150 мм из низкоуглеродистых сталей для ответственных сварных конструкций // Металлург. 2014. № 9. С. 71–76.Goli-Oglu E. A., Bokachev Yu. A. Increasing the level of ductility in the Z-direction of rolled products up to 150 mm thick made of low-carbon steels for critical welded structures. Metallurgist. 2014;9:71–76. (In Russ.).Остсемин А. А. Напряженное состояние и прочность наклонной мягкой прослойки механически неоднородных сварных соединений с непроваром в центре шва // Сварочное производство. 2014. № 6. С. 3–9.Ostsemin A. A. Stress state and strength of an inclined soft interlayer of mechanically heterogeneous welded joints with incomplete fusion in the center of the seam. Svarochnoe proizvodstvo. 2014;6:3–9. (In Russ.).Федотов П. В., Лошманов Л. П., Костюхина А. В. Влияние кратковременной термообработки на механические свойства сплава Э110 // Физика и химия обработки материалов. 2014. № 5. С. 67–73.Fedotov P. V., Loshmanov L. P., Kostyukhina A. V. Effect of short-term heat treatment on the mechanical properties of E110 alloy. Physics and chemistry of materials processing. 2014;5:67–73. (In Russ.).Чжан Ю. Ц., Ху В. Т., Хань Ц. Т. Горячая пластичность азотсодержащей маpтенситной нержавеющей стали 3Cr13N // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2013. № 3. С. 61–64.Zhang Yu. C., Hu W. T., Han C. T. Hot plasticity of nitrogen-containing martensitic stainless steel 3Cr13N. Problems of ferrous metallurgy and materials science. 2013;3:61–64. (In Russ.).Логинов Ю. Н., Осминин А. С., Копылова Т. П. Исследование изменения относительного сужения кислородсодержащей медной проволоки по маршруту волочения // Заготовительные производства в машино- строении. 2012. № 5. С. 29–32.Loginov Yu. N., Osminin A. S., Kopylova T. P. Study of change in relative narrowing of oxygen-containing copper wire along the drawing route. Blank production in mechanical engineering. 2012;5:29–32. (In Russ.).Зависимость относительного сужения металла рельсов от технологических параметров производства и химического состава, установленная статистическими методами / А. И. Троцан [и др.] // Вестник Приазовского государственного технического университета. Серия: Технические науки. 2012. № 24. С. 135–143.Trotsan A. I., Kaverinskiy V. V., Levchenko V. I., Kashule I. M., Nosochenko O. O. Dependence of the relative narrowing of the rail metal on the technological parameters of production and chemical composition, established by statistical methods. Bulletin of the Priazov State Technical University. Series: Technical Sciences. 2012;24:135–143. (In Russ.).Статистический анализ и прогнозирование механических свойств катанки на новом мелкосортно-проволочном стане / А. А. Пономарев [и др.] // Производство проката. 2011. № 1. С. 32–36.Ponomarev A. A., Pyatkova A. Yu., Parshakov S. I., Shilov V. A. Statistical analysis and forecasting of mechanical properties of wire rod on a new small-section wire mill. Proizvodstvo prokata. 2011;1:32–36. (In Russ.).О возможностях усовершенствования технологии выдавливания полуфабрикатов авиационных и автомобильных колес и прогнозной оценки их ресурса / С. Т. Басюк [и др.] // Технология легких сплавов. 2011. № 2. С. 72–76.Basyuk S. T., Mozalev V. V., Lisin A. N., Levochkin S. B. On the possibilities of improving the technology of extruding semi-finished aircraft and automobile wheels and predictive assessment of their service life. Technology of Light Alloys. 2011;2:72–76. (In Russ.).Кутяйкин В. Г., Горбачев П. А. Оценивание неопределенности при определении прочностных характеристик материалов // Компетентность. 2021. № 7. С. 16–20. https://doi.org/10.24412/199387802021-7-16-20Kutyaykin V. G., Gorbachev P. A. Uncertainty assessment in determining the strength characteristics of materials. Competence (Russia). 2021;7:16–20. (In Russ.). https://doi.org/10.24412/199387802021-7-16-20Оценивание неопределенности измерения при испытаниях на растяжение высокопрочных болтов / Д. Н. Хамханова [и др.] // iPolytech Journal. 2022. Т. 26, № 4. С. 601–611. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2022-4-601-611Khamkhanova D. N., Khadykov M. T., Mosorov V. I., Bakhrunov K. K. Evaluation of the measurement uncertainty during the tensile tests of high-strength bolts. iPolytech Journal. 2022;26(4):601–611. (In Russ.). https://doi.org/10.21285/1814-3520-2022-4-601-611Машенцева М. С. Оценивание неопределенности измерений // Контроль качества продукции. 2022. № 6. С. 50–54.Mashenzeva M. S. Evaluation of measurement uncertainty. Production quality control. 2022;6:50–54. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.