ICS 77.040.10 H 22 DB32 江苏省 地 方 标 准 DB 32/T 3597 2019 增材制造 金属 材料 机械性能 测试方法 指南 Guidelines for Mechanical Properties Test of Metal Additive Manufacturing 2019-04-08 发布 2019-04-30 实施 江 苏 省 市 场 监 督 管 理 局 发布 DB32/T 3597 2019 I 目 次 前言.II 1 范围.1 2 规 范性 引用 文件.1 3 术 语和 定义.2 4 静 态力 学性 能.2 4.1 拉伸 性能.2 4.2 压缩 性能.3 4.3 承压 性能.3 4.4 弯曲 性能.4 4.5 弹性 模量 和泊 松比 性 能.4 4.6 硬度 性能.5 5 疲 劳性 能测 试.6 5.1 疲劳 性能.6 5.2 断裂 韧性 性能.8 5.3 裂纹 扩展 性能.9 6 报告.9 DB32/T 3597 2019 II 前 言 本 标 准 按 照GB/T 1.1 2009 给 出 的 规 则 起 草。本 标 准 由 江 苏 省 工 业 和 信 息 化 厅 提出并 归口。本 标 准 起 草 单 位：无 锡 市 产 品 质 量 监 督 检 验 院（国 家 增 材 制 造 产 品 质 量 监 督 检 验 中 心）、南 京 中 科 煜 宸 激 光 技 术 有 限 公 司、江 苏 永 年 激 光 成 形 技 术 有 限 公 司、江 苏 三 维 智 能 制 造 研 究 院 有 限 公司、江 苏 铭 亚 科 技 有 限 公 司。本标准 主要 起草 人：吕新 峰、华 晨、陈振 东、王林、华若 绮、刘晶 琳、陈旭、刘一 胜。DB32/T 3597 2019 1 增 材制造 金 属材料 机械性 能测试方 法指南 1 范围 本 标准 给出 了增 材制 造金 属材料 机械 性能 测试 的 现 有 测试 方 法 及注 意事 项。本 标准 适用 于指 导增 材制 造 从业 人员 依据 现有 测试 标 准开 展增 材制 造金 属 材 料机械 性能 的测 定。2 规范性 引用 文件 下列文 件对 于本 文件 的应 用是必 不可 少的。凡 是注 日 期的引 用文 件，仅注 日期 的 版本适 用于 本文 件。凡是不 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/T 228.1 2010 金属 材 料 拉伸 试验 第1 部分 室温 试验 方法 GB/T 229 2007 金 属材 料 夏比 摆锤 冲 击 试验 方法 GB/T 230.1 2009 金属 材 料洛氏 硬度 试验 第 1 部分:试验方 法(A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T 标尺)GB/T 231.4 2009 金属 材 料 布 氏硬 度试验 第 4 部分:硬度 值 表 GB/T 232 2010 金 属材 料 弯曲试验 方法 GB/T 3075 2008 金 属材 料 疲 劳试 验 轴 向力 控制 方法 GB/T 4337 2015 金 属材 料 疲 劳试 验 旋 转弯 曲方 法 GB/T 4340.1 2009 金属 维氏硬 度试验 第 1 部分:试验方 法 GB/T 4341.1 2014 金属 材料 肖氏 硬度 试验 第 1 部分：试验 方法 GB/T 5319 2002 烧 结金 属材料（不 包括 硬质 合金）横向 断裂 强度 的测 定 GB/T 6398 2017 金 属材 料疲 劳 裂纹扩 展 速率 试验 方法 GB/T 7314 2017 金 属材 料 室温 压 缩试 验方法 GB/T 10128 2007 金属 材 料 室 温扭 转试 验方法 GB/T 12443 2007 金属 材 料 扭 应力疲 劳 试验 方法 GB/T 13239 2006 金属 材 料 低 温抗 拉试验 GB/T 18449.1 2009 金 属 材料努 氏硬 度试验 第 1 部分:试 验方 法 GB/T 19744 2005 铁素 体 钢平面 应变 止裂 韧 度KIa 试 验方法 GB/T 19748 2005 钢材 夏比V 型缺 口摆锤 冲 击试 验 仪 器化 试验 方法 GB/T 21143 2014 金属 材 料 准静 态 断裂 韧度的 统 一 试验方法 GB/T 21838.1 2008 金 属 材料 硬度 和材 料参 数的 仪 器化压 痕试验 第 1 部分:试验方 法 GB/T 22315 2008 金属 材 料 弹 性模 量和 泊松 比试 验 方法 GB/T 24522 2009 金属 材 料低拘 束 试 样测 定稳 定裂 纹扩 展 阻力 的试验 方法 GB/T 24584 2009 金属 材 料 拉伸 试验 液氦 试验 方法 GB/T 26076 2010 金属 薄 板（带）轴向 力控 制疲 劳 试验方 法 GB/T 26077 2010 金属 材 料 疲 劳试 验 轴 向应 变控 制方法 GB/T 33812 2017 金属 材 料 疲 劳试 验 应 变控 制热 机械疲 劳试 验方 法 GB/T 35351 2017 增材 制 造 术语 DB32/T 3597 2019 2 HB 7571 2017 金属 高温 压缩试 验方 法 HB 7623 1998 金属 材料 蠕变裂 纹扩 展速 率试 验方 法 ISO 12108 2018 金 属材 料 疲 劳试 验 疲 劳裂 痕增 长试验 ISO 22889 2013 金 属材 料 测 定低 限制 条件 下使 用 的样品 抗稳 定裂 纹扩 张的 试验方 法 ASTM B645 2015 铝 合金 线性弹 性平 面应 变断 裂韧 性测试 的标 准实 施规 程（Standard Practice for Linear Elastic Plane Strain Fracture Toughness Testing of Aluminum Alloys）ASTM B646 17 铝合 金断 裂韧性 试验 的标 准实 施规 程（Standard Practice for Fracture Toughness Testing of Aluminum Alloys）ASTM B647 10（2016）使 用韦氏 硬度 计测 试铝 及铝 合金压 痕硬 度的 标准 试验 方法（Standard Test Method for Indentation Hardness of Aluminum Alloys by Means of a Webster Hardness Gage）ASTM B648 10（2015）使 用巴克 尔硬 度计 测量 铝合 金硬度 的试 验方 法（Standard Test Method for Indentation Hardness of Aluminum Alloys by Means of a Barcol Impressor）ASTM B909 17 非应 力消 除铝制 品的 平面 应力 断裂 强度试 验的 标准 导则（Standard Guide for Plane Strain Fracture Toughness Testing of Non Stress Relieved Aluminum Products）ASTM E238 17a 金 属材 料 的针型 轴承 测试 的标 准试验 方法（Standard Test Method for Pin Type Bearing Test of Metallic Materials）ASTM E292 09 材 料 断 裂 时 间 的 凹 口 张 力 试 验 的 标 准 试 验 方 法（Standard Test Methods for Conducting Timefor Rupture Notch Tension Tests of Materials）ASTM E740 09 裂 缝 检 测 与表面裂 纹 拉伸试样 的 标 准 规 程（standard practice for fracture testing with surface crack tension specimens）ASTM E1681 03（2013）测 定金属 材料 环境 致裂 的界 限应力 强度 因子 的标 准 试 验方法（Standard Test Method for Determining Threshold Stress Intensity Factor for Environment Assisted Cracking of Metallic Materials）ASTM E1875 13 利用回 声 共振测 试动态 杨氏模 量、剪切模 数和泊 松比的 标准 试验方 法（standard test method for dynamic young modulus,shear modulus,and poisson ratio by sonic resonance）ASTM E1876 15 利用 振动 的冲击 激磁 产生 动态 模量、剪切模 量和 泊松 比 的 试验 方法（Standard Test Method for Dynamic Youngs Modulus,Shear Modulus,and Poissons Ratio by Impulse Excitation of Vibration）ASTM E2714 13 蠕 变疲 劳 试验方 法(Standard Test Method for Creep Fatigue Testing)ASTM E2760 16 蠕 变 疲 劳 裂 纹扩展 试验 的 标 准 试验方法（Standard Test Method for Creep Fatigue Crack Growth Testing）ASTM E2789 10（2015）微动疲 劳试 验标 准导 则（Standard Guide for Fretting Fatigue Testing）3 术语和 定义 GB/T 35351 2017 界 定的 术语和 定义 适用 于本 文件。4 静态力 学性 能 4.1 拉伸性 能 DB32/T 3597 2019 3 GB/T 228.1 2010、GB/T 13239 2006 和GB/T 24584 2009 适用 于采 用增 材制 造工艺 制备 的试 样，但片状、线状 和很 小直径 的杆状 试样较 难通 过增材 制造方 法制备。ASTM E292 09适用 于采 用增 材制 造方法制 备的 试样，其 中薄 片试样 制备 对部 分增 材工 艺有挑 战。拉伸性 能测 试标 准见 表1。表1 拉伸性 能测 试标 准 标准分类 标准名称 试样要求 备注 国内 GB/T 228.1 2010 形状与尺寸取决于被试验的金属产品的形状与尺寸，按产品相关标准或GB/T2975 的要求切取样 坯和制备试样。室温为10 35 GB/T 13239 2006 形状与尺寸取决于被试验的金属产品的形状与尺寸，按 GB/T2975切取样坯和制备试样。低温为196 10 GB/T 24584 2009 形状与尺寸由产品的形状和尺寸决定。金属材料在液氦温度下（4 K）的拉伸试验，也适用于需要特殊设备，较小试样，以及涉及到锯齿形屈服，绝热增温和应变速率影响的低温拉伸试验。国外 ASTM E292 09 缺口试样 在恒定载荷和温度下缺口样品断裂拉伸 试验。ASTM E740 09 表面裂纹试样 在不断增大的力的作用下的拉伸试验。4.2 压缩性 能 GB/T 7314 2017适用 于 采 用增材 制造 方法 制备 的试 样，但 薄片 试样 很难 通过 增材制 造工 艺制 备。压缩性 能测 试标 准见 表2。表2 压缩性 能测 试标 准 标准分类 标准名称 试样要求 备注 国内 GB/T 7314 2017 试样形状与尺寸的设计应保证：在试验过程中标距内为均匀单向压缩，引申计所测变形应与试样轴线上标距段的变形相等，端部在试验结束之前不损坏。金属材料在室温下单向压缩的规定塑性压缩强度、规定总压缩强度、上压缩 屈服强度、下压缩屈服强度、压缩弹性模量及抗压强度。4.3 承压性 能 该标准 适用 于增 材制 造法 制备的 试样，但 增材 制造 法 制备试 样的 表面 光洁 度和 某些厚 度可 能会 达 不到标准 的要 求。承压性 能测 试标 准见 表3。DB32/T 3597 2019 4 表3 承压性 能测 试标 准 标准分类 标准名称 试样要求 备注 国外 ASTM E238 17a 带孔的矩形金属样品 测定轴承屈服强度和轴承强度；试样的表面光洁度和厚度要求较高。4.4 弯曲性 能 弯曲性 能测 试标 准见 表4。表4 弯曲性 能测 试标 准 标准分类 标准名称 试样要求 备注 国内 HB 7571 1997 板状或圆形试样，材料尺寸允许时，应用圆形试样。试样应足够长，但不应长到使试样未受约束的部分产生弯曲；试样端部余量最少应为板状试样宽度的一半或圆形试样直径的一半。金属高温压缩试验，900 以 下单向压缩的规定非比例压缩应力、规定总压缩应力、屈服点、压缩弹性模量及脆性材料的抗压强度等参量的测定。国内 GB/T 232 2010 圆形、方形、矩形或多边形横截面的试样。样坯的切取位置和方向应按照相关产品要求，未具体规定，钢产品按照 GB/T2975 的要求。金属材料相关产品标准规定试样的弯曲试验，不适用于金属管材和金属焊接接头的弯曲试验。4.5 弹性模 量和 泊松 比性 能 下列标 准适 用于 采用 增材 制造方 法制 备的 试样，泊 松 比可以 用来 进一 步说 明增 材制造 法制 备的 块 状试样的 各向 异性。弹性模 量和 泊松 比性 能测 试标准 见表5。表5 弹性模 量和 泊松 比性 能测 试标准 标准分类 标准名称 试样要求 备注 国内 GB/T 228.1 2010 形状与尺寸取决于被试验的金属产品的形状与尺寸，按产品相关标准或 GB/T2975 的要求切取样坯和制备试样。可用于测定材料室温（10 35）的杨氏模量、切线模量和弦向模量。GB/T 22315 2008 矩形试样 静态法部分适用于室温下测定金属材料弹性状态；动态法部分适用于 196 1200 间测定材质均匀的弹性材料的动态模量和动态泊松比。DB32/T 3597 2019 5 表 5（续）4.6 硬度性 能 以下压 痕试 验可 能有 助于 测试增 材制 造材 料的 硬度，努氏硬 度法 有助 于测 定增 材工艺 制备 的金 属 结构中分 离杂 质的 微观 硬度，而 维 氏硬 度 法 有助 于评 估增材 制造 的金 属零 件的 微观和 宏观 硬度。硬度性 能测 试标 准见 表6。表6 硬度性 能测 试标 准 标准分类 标准名称 硬度分类 试样要求 备注 国内 GB/T 231.1 2009 布氏硬度 试样表面粗糙度 Ra 不大 于 1.6 m，不应有氧化皮或外界污物，保证压痕直径的精确测量，厚度至少为压痕深度的 8 倍。范围上限为 650 HBW GB/T 231.4 2009 布氏硬度 平面布氏硬度值计算表 GB/T 18449.1 2009 努氏硬度 样品表面平坦光滑，无氧化皮及外界污染物，应保证精确测量压痕对角线长度的测定。建议对试样进行抛光/电解抛光处理，试验后试样背面不出现可见变形。试验力值范围为 0.09807 N 19.614 N，压痕对角线长度0.02 GB/T 4340.1 2009 维氏硬度 试样表面应平坦光滑，无氧化皮及外来物，试样表面质量应保证压痕对角线的测量精度，试样层厚度至少应为压痕对角线长度的 1.5 倍，建议对材料进行抛光/电解抛光处理。压痕对角线长度范围为0.020 1.400 标准分类 标准名称 试样要求 备注 国内 GB/T 10128 2007 圆形试样（圆柱体或管状试样）外加力矩的使用和剪切模量的计算 国外 ASTM E1875 13 弹性、均一和各向异性材料 测试需在195 1200 条 件下进行 ASTM E1876 15 试样具有特定的 机械共振频率 可在低温和高温下进行试验，但需对设备和实验结果进行适当修改。DB32/T 3597 2019 6 表 6（续）标准分类 标准名称 硬度分类 试样要求 备注 国内 GB/T 230.1 2009 洛氏硬度 试样表面应平坦光滑，无氧化皮及外来物，试样表面质量应保证压痕对角线的测量精度，试样表面粗糙度 Ra 不大于 1.6 m，试验后，试样背 面不出现可见变形。硬质合金球形压头为为标准型洛氏硬度压头，如有规定，可 使用钢球压头，应在 10 35 之间，且较小 温度变化范围内进行。GB/T 4341.1 2014 肖氏硬度 试验面应为平面，曲面试样，曲率半径不应小于 32 mm，试样质量 0.1 Kg；试样厚度10 mm；试样面 积尽可能大；试样无磁性；硬度小于 50 HS，Ra 不大于1.6 m，硬度大于50 HS，Ra 不大于0.8 m。肖氏硬度试验范围为 5 HS 105 HS，室温下进行（10 35），特别情 况 23 5。GB/T 21838.1 2008 试样厚度至少为压痕深度的10 倍或压痕直径的 3 倍。压头接触范围 内试样表面应无液体、润滑剂或 外来物。通常情况 下使用硬质合金压头，对硬度值和弹性模量较高的样品需考虑压头变形对结果的影响；表面粗糙度对试验结果不确定的影响很大；不确定度计算应考虑试样表面的倾斜度。国外 ASTM B647 10（2016）铝合金 介绍了韦氏、巴氏和新式的便携式硬度测试方法。ASTM B648 10（2015）铝合金 5 疲劳性 能测 试 5.1 疲劳性 能 疲劳性 能测 试标 准见 表7。表7 疲劳性 能测 试标 准 标准分类 标准名称 样品要求 备注 国内 GB/T 3075 2008 圆形和矩形横截面试样的轴向力控制疲劳试验。直到样品失效或者应力循环次数超过规定的次数时停止试验。DB32/T 3597 2019 7 表 7（续）标准分类 标准名称 样品要求 备注 国内 GB/T 26077 2010 避免试样表面状态对试验结果的影响，试样标号唯一。轴向应变是可控的，低周疲劳试验，直至样品失效时结束测试。恒温恒幅条件下应变控制且应变比 R=1 的单轴加载试样；介绍了几种不同试样的推荐尺寸及装置。GB/T 26076 2010 试样厚度为 0.3 3 的金属片材，试样矩形横截面的最小截面积小于 30 2，试样 表面残余应力和加工硬化最小，工作部分与圆弧连 接部分应光滑。当试样温度超过 35，应在 试验报告中说明；试验频率在 5 Hz 200 Hz，建议 5 Hz 15 Hz；试样在规定应力下，一直连续试验至试样失效或规定循环次数，试样失效应发生在试样工作段或最大应力截面处，否则试验无效。GB/T 6398 2000 C(T)、M(T)、SE(B)试样厚度、宽度、切口长度均有不同的规定。试样平面尺寸在试验力下保持弹性占优势，厚度足以防止弯曲。GB/T 33812 2017 圆柱试样、圆管试样、矩形试样，试样表面粗糙度 Rz0.2 m。适用于恒定机械应变和温度循环条件下，对应任意恒定的循环应变比和恒定的温度机械应变相位差的试验。循环周次通常考虑低循环疲劳的范畴，即疲劳寿命 Nf105。GB/T 4337 2015 试验部分可为圆柱形、圆锥形、漏斗形，试验部分应为圆形横截面，每支试样实际最小直径的测量应精确至 0.01。金属材料在室温和高温空气中试样旋转弯曲条件下进行的疲劳试验，其他环境下的旋转弯曲疲劳试验可参考本标准。GB/T 12443 2007 工作部分为圆柱形或漏斗形，工作部分横截面为圆形；尺寸范围为 5.0 12.5，实际最小直径的测量准确度不低于0.01，工作部分与夹持部分 的同轴度不大于 0.01。室温大气下，公称直径为 5.0 12.5 圆形横截面金属金属光滑试样。国外 ISO 12108 2018 切口样品 测试结果决定了试样在循环力测试条件下材料的裂纹传播阻力大小。ASTM E2714 13 名义上的匀质试样 在高温下，测定与蠕变疲劳变形或开裂变形有关的机械性能。同时该测试需要连续或同时应用负载，以产生由蠕变变形导致的周期性损坏。DB32/T 3597 2019 8 表7（续）标准分类 标准名称 样品要求 备注 国外 ASTM E2760 16 名义上的匀质试样 介绍了用预裂纹的压坯试样来测定名义上的均质材料的疲劳蠕变扩展性能的方法，涉及长装卸率或维持时间或两者都有的疲劳循环测试。ASTM E2789 10（2015）介绍了微动疲劳测试。微动疲劳通常是指在相同的应力水平下，与标准样品相比疲劳寿命出现的急剧下降。5.2 断裂韧 性性 能 断裂韧 性性 能测 试标 准见 表8。表8 断裂韧 性性 能测 试标 准 标准分类 标准名称 试样要求 备注 国内 GB/T 21143 2014 三点弯曲试样、直通型缺口紧凑拉伸试样、台阶型缺口紧 拉试样 利用阻力曲线或作为一个点值来测定断裂韧性。GB/T 19744 2005 铁素体钢平面，试样平面尺寸足够大，厚度满足平面应变条件。适用于侧面开槽，裂纹线楔形加载试样，在裂纹前缘获得拉伸断裂的快速止裂部分；适用于室温、低温和高温条件下用紧凑止裂试样(CCA)测定铁素体钢的平面应变止裂韧度。GB/T 5319 2002 试样厚度为6，长度范围内 的偏差不大于 0.1，宽度方向 上的偏差不大于 0.04，试样 中心处宽度和厚度的测量精确度为 0.01。适用于整个截面硬度均匀，塑性极小（两支点间的永久变形约小于 0.5）的 烧结金属材料。GB/T 229 2007 V 型（45 夹角，2 深、底 部曲率半径 0.25）和U 型缺 口试样（2 或5 深，底部曲 率半径1）室温为 23 5，有特别规定的，应在规定温度2 下进行。GB/T 19748 2005 V 型缺口试样 适用于钢的夏比 V 型缺口试样。经协商，也可用于其他金属材料和 U 型缺 口试样的试验。国外 ISO 22889 2013 匀质金属材料 适用于致密试样以及较薄的中等开裂的拉伸试样 ASTM B645 2015 铝合金 在ASTM E399 的基础上为铝合 金平面裂纹断裂韧性提供补充信息，主要涉及到取样、尺寸选择及不合理结果的解释。DB32/T 3597 2019 9 表 8（续）标准分类 标准名称 试样要求 备注 国外 ASTM B646 17 铝合金 指出在特定情况下使用哪些当前标准，并在没有标准的情况下提供指导方针，该方法既可以直接测量断裂韧性，也可以进行筛选试验，节约成本。ASTM B909 17 铝制品 针对应力不可弯曲消除的铝制品提供补充指南，提出了识别残余应力何时会对测试结果产生明显偏离的准则，以及最小化测试过程中 残余应力影响的方法。5.3 裂纹扩 展性 能 裂纹扩 展性 能测 试标 准见 表9。表9 裂纹扩 展性 能测 试标 准 标准分类 标准名称 试样要求 备注 国内 HB 7623 1998 试样形状和尺寸选用标准的紧凑拉伸试样。适用于金属材料在高温下用紧凑拉伸试样施加恒定载荷测定材料蠕变裂纹扩展速率。GB/T 24522 2009 紧凑拉伸试样和中心裂纹拉伸试样。应以2 的准确度控制试样 的试验温度。GB/T 6398 2017 紧凑拉伸试样、中心裂纹拉伸试样、单边缺口拉伸试样、三点弯曲试样、四点弯曲试样、八点弯曲试样。适用于测量各向同性的金属材料在线弹性应力为主，并仅有垂直于裂纹面的力和固定应力比条件下的裂纹扩展速率。标准中也规定了每种标准试样的尺寸和厚度。国外 ASTM E740 09 表面裂纹拉伸试样 需要不断的增加作用力并保持一定载荷。ASTM E1681 03（2013）试样厚度和尺寸满足试验要求即可。在环境室进行测定由环境作用产生裂纹的金属材料应力强度因子阈值。6 报告 报告应 包括 以下 内容：零件在 增材 制造 体系 构建 区域中 的位 置与 取向；半成品 的制 备加 工和 调节 过程及 各项 工艺 参数，每 件试样 的标 记；试样的 形状、尺 寸和 允许 的公差，测 试方 向等；测试样 品后 处理 过程 等信 息；所使用 的标 准；DB32/T 3597 2019 10 所使用 的方 法，并描 述所 有 使用的 非标 准处 理方 式或 与标准 处理 方式 的差 异，或 者两者 都描 述；测试结 果及 实验 结论；实验 日期、实 验室 名称 和 地址、实验 人、审核 人、批准签 字人；测 定 过 程中 存 在的 任 何异常 特 性 和在 本 标准 中 没有规 定 的 可能 对 试样 或 标准样 品 的 分析 结 果产生影 响的 任何 操作。_