JIS Z 2241:2011 金属材料引張試験方法

JIS Z 2241:2011 規格概要

この規格 Z2241は、金属材料の引張試験方法及び,室温(10~35℃)で測定できる金属材料の機械的性質について規定。

JISZ2241 規格全文情報

規格番号
JIS Z2241 
規格名称
金属材料引張試験方法
規格名称英語訳
Metallic materials -- Tensile testing -- Method of test at room temperature
制定年月日
1952年7月22日
最新改正日
2015年10月20日
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‐ 
対応国際規格

ISO

ISO 6892-1:2009(MOD)
国際規格分類

ICS

77.040.10
主務大臣
経済産業
JISハンドブック
鉄鋼 I 2021, 鉄鋼 II 2021, 非鉄 2021, 建築 II-1(試験) 2021, 建築 II-2(試験) 2021, 溶接 I(基本) 2021, 溶接 II(製品) 2021, 熱処理 2020
改訂:履歴
1952-07-22 制定日, 1955-07-22 改正日, 1956-07-17 改正日, 1959-07-06 確認日, 1962-07-01 確認日, 1965-11-01 確認日, 1968-03-01 改正日, 1971-01-01 確認日, 1974-04-01 確認日, 1977-08-01 改正日, 1980-01-01 改正日, 1985-09-01 確認日, 1990-01-01 確認日, 1993-06-01 改正日, 1998-12-20 改正日, 2004-03-20 確認日, 2008-10-01 確認日, 2011-02-21 改正日, 2015-10-20 確認
ページ
JIS Z 2241:2011 PDF [65]
                                                                                   Z 2241 : 2011

pdf 目 次

ページ

  •  序文・・・・[1]
  •  1 適用範囲・・・・[1]
  •  2 引用規格・・・・[1]
  •  3 用語及び定義・・・・[2]
  •  4 記号及び内容・・・・[8]
  •  5 原理・・・・[18]
  •  6 試験片・・・・[18]
  •  6.1 形状及び寸法・・・・[18]
  •  6.2 試験片の種類・・・・[19]
  •  6.3 試験片の調製・・・・[21]
  •  7 原断面積の測定・・・・[21]
  •  8 原標点距離のマーキング・・・・[22]
  •  9 試験機の精度・・・・[22]
  •  9.1 試験機・・・・[22]
  •  9.2 伸び計・・・・[22]
  •  10 試験条件・・・・[22]
  •  10.1 試験力のゼロ点調整・・・・[22]
  •  10.2 つかみの方法・・・・[22]
  •  10.3 試験速度・・・・[23]
  •  11 上降伏応力ReHの測定・・・・[24]
  •  12 下降伏応力ReLの測定・・・・[25]
  •  13 耐力(オフセット法)Rp・・・・[25]
  •  14 耐力(全伸び法)Rt・・・・[25]
  •  15 永久伸び法による耐力Rrの検証方法・・・・[25]
  •  16 降伏伸び(%)Aeの測定・・・・[26]
  •  17 最大試験力時塑性伸び(%)Agの測定・・・・[26]
  •  18 最大試験力時全伸び(%)Agtの測定・・・・[26]
  •  19 破断時全伸び(%)Atの測定・・・・[26]
  •  20 破断伸び(%)Aの測定・・・・[27]
  •  21 絞りZの測定・・・・[28]
  •  22 試験報告書・・・・[28]
  •  23 測定の不確かさ・・・・[29]
  •  23.1 一般・・・・[29]
  •  23.2 試験条件・・・・[29]
  •  23.3 試験結果・・・・[29]

(pdf 一覧ページ番号 1)

――――― [JIS Z 2241 pdf 1] ―――――

Z 2241 : 2011

ページ

  •  附属書A(参考)コンピュータ制御による試験機に関する推奨事項・・・・[30]
  •  附属書B(規定)厚さ0.1 mm3 mm(未満)の薄板材料に使用される試験片の種類 31附属書C(規定)径又は辺が4 mm未満の線及び棒に使用される線状又は棒状試験片の種類・・・・[34]
  •  附属書D(規定)厚さ3 mm以上の板及び径又は対辺距離が4 mm以上の線及び棒の試験片の種類・・・・[35]
  •  附属書E(規定)管に使用する試験片の種類・・・・[43]
  •  附属書F(参考)試験機の剛性を考慮したクロスヘッド変位速度の見積り・・・・[46]
  •  附属書G(参考)規定値が5 %未満の破断伸び(%)の測定・・・・[47]
  •  附属書H(参考)原標点距離を分割して破断伸び(%)を測定する方法・・・・[48]
  •  附属書I(参考)棒,線材及び線のネッキングを伴わない場合の塑性伸び(%)の測定・・・・[50]
  •  附属書JA(参考)試験片断面積の算出に必要な測定箇所数・・・・[51]
  •  附属書JB(参考)ひずみ速度制御による試験速度(方法A)・・・・[52]
  •  附属書JC(参考)JISと対応国際規格との対比表・・・・[55]

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――――― [JIS Z 2241 pdf 2] ―――――

                                                                                   Z 2241 : 2011

まえがき

  この規格は,工業標準化法第14条によって準用する第12条第1項の規定に基づき,社団法人日本鉄鋼
連盟(JISF)から,工業標準原案を具して日本工業規格(日本産業規格)を改正すべきとの申出があり,日本工業標準調査
会の審議を経て,経済産業大臣が改正した日本工業規格(日本産業規格)である。
  これによって,JIS Z 2241:1998は改正され,この規格に置き換えられた。また,JIS Z 2201:1998は廃止
され,この規格に置き換えられた。
  この規格は,著作権法で保護対象となっている著作物である。
  この規格の一部が,特許権,出願公開後の特許出願又は実用新案権に抵触する可能性があることに注意
を喚起する。経済産業大臣及び日本工業標準調査会は,このような特許権,出願公開後の特許出願及び実
用新案権に関わる確認について,責任はもたない。

(pdf 一覧ページ番号 3)

――――― [JIS Z 2241 pdf 3] ―――――

                                       日本工業規格(日本産業規格)                             JIS
                                                                              Z 2241 : 2011

金属材料引張試験方法

Metallic materials-Tensile testing-Method of test at room temperature

序文

 この規格は,2009年に第1版として発行されたISO 6892-1を基とし,技術的内容を変更して作成した
日本工業規格(日本産業規格)である。
  なお,この規格で側線又は点線の下線を施してある箇所は,対応国際規格を変更している事項である。
変更の一覧表にその説明を付けて,附属書JCに示す。

1 適用範囲

  この規格は,金属材料の引張試験方法及び,室温(1035 ℃)で測定できる金属材料の機械的性質につ
いて規定する。
    注記 この規格の対応国際規格及びその対応の程度を表す記号を,次に示す。
          ISO 6892-1:2009,Metallic materials−Tensile testing−Part 1: Method of test at room temperature
              (MOD)
            なお,対応の程度を表す記号“MOD”は,ISO/IEC Guide 21-1に基づき,“修正している”
          ことを示す。
    警告 この規格に基づいて試験を行う者は,通常の試験室での作業に精通していることを前提とする。
          この規格は,その使用に関連して起こる全ての安全上の問題を取り扱おうとするものではない。
          この規格の利用者は,各自の責任において安全及び健康に対する措置をとらなければならない。

2 引用規格

  次に掲げる規格は,この規格に引用されることによって,この規格の規定の一部を構成する。これらの
引用規格は,その最新版(追補を含む。)を適用する。
    JIS B 7721 引張試験機・圧縮試験機−力計測系の校正方法及び検証方法
      注記 対応国際規格 : ISO 7500-1:2004,Metallic materials−Verification of static uniaxial testing
             machines−Part 1: Tension/compression testing machines−Verification and calibration of the
             force-measuring system(MOD)
    JIS B 7741 一軸試験に使用する伸び計の検証方法
      注記 対応国際規格 : ISO/DIS 9513:1996,Metallic materials−Verification of extensometers used in
             uniaxial testing(MOD)
    JIS G 0202 鉄鋼用語(試験)
    JIS Z 8401 数値の丸め方

――――― [JIS Z 2241 pdf 4] ―――――

2
Z 2241 : 2011

3 用語及び定義

  この規格で用いる主な用語及び定義は,JIS G 0202によるほか,次による。
3.1
標点距離(gauge length),L
  試験片の平行部で伸びを測定する部分の長さ。特に,次のように区分する。
3.1.1
原標点距離(original gauge length),Lo
  試験前に室温で測定する,試験片にしる(印)された標点距離(3.1)
3.1.2
最終標点距離(final gauge length after rupture,final gauge length after fracture),Lu
  破断後に室温で測定する,試験片にしるされた標点距離(3.1)。測定するときには,破断した二つの試
験片を試験片の軸が直線状になるように注意深く突き合わせる。
3.2
平行部長さ(parallel length),Lc
  試験片の断面が減少した平行な部分の長さ。
    注記 機械加工をしていない試験片に対しては,平行部長さは,つかみ間の距離となる。
3.3
伸び(elongation)
  試験中の任意の時点における,原標点距離Lo(3.1.1)の増分。
3.4
伸び(%)(percentage elongation)
  原標点距離Lo(3.1.1)の増分で,原標点距離に対して百分率で表したもの。
3.4.1
永久伸び(%)(percentage permanent elongation)
  規定応力を除去した後の原標点距離Lo(3.1.1)の増分で,原標点距離に対して百分率で表したもの。
3.4.2
破断伸び(%)(percentage elongation after fracture),A
  破断後の永久伸び(Lu−Lo)を原標点距離Lo(3.1.1)に対する百分率で表したもの。
    注記 比例試験片で,原標点距離が .565 S1)(ここで,Soは,平行部の原断面積。)でない場合は,
                                          o
          使用された比例定数を示す添字を記号Aに,次の例のように付けることが望ましい。
                      Sの標点距離の破断伸び(%)
            A11.3 :  113.o
                   So     4S
        注1)  .565     5   
            定形試験片の場合(附属書B参照)は,記号Aには用いた原標点距離をミリメートル表示で
          示す添字を,次の例のように付けることが望ましい。
            A80 mm : 80 mmの標点距離の破断伸び(%)
3.4.3
破断時全伸び(%)(percentage total extension at fracture),At
  破断時の全伸び(伸び計の弾性伸びと塑性伸びとを合わせたもの)で,伸び計標点距離Le(3.5)に対す
る百分率で表したもの。

――――― [JIS Z 2241 pdf 5] ―――――

                                                                                              3
                                                                                   Z 2241 : 2011
  図1参照。
    注記 ISO 6892-1では,3.4.33.4.6については,伸び計による伸びの定義とし,ISO 6892-1の3.6に
          記載されている。
3.4.4
最大試験力時全伸び(%)(percentage total extension at maximum force),Agt
  最大試験力時の全伸び(伸び計の弾性伸びと塑性伸びとを合わせたもの)で,伸び計標点距離Le(3.5)
に対する百分率で表したもの。
  図1参照。
3.4.5
最大試験力時塑性伸び(%)(percentage plastic extension at maximum force),Ag
  最大試験力時の塑性伸びで,伸び計標点距離Le(3.5)に対する百分率で表したもの。
  図1参照。
   A 破断伸び(%)[伸び計による計測又は,試験片から直接測定される(20.1参照)。]
  Ag 最大試験力時塑性伸び(%)
  Agt 最大試験力時全伸び(%)
  At 破断時全伸び(%)
  e 伸び(%)
  mE 応力−伸び(%)曲線の弾性域の傾き
  R 応力
  Rm 引張強さ
  Δe 平たん部の範囲(定義については,Agは箇条17,Agtは箇条18参照)
                                        図1−伸びの定義
3.4.6
降伏伸び(%)(percentage yield point extension),Ae

――――― [JIS Z 2241 pdf 6] ―――――

4
Z 2241 : 2011
  不連続な降伏を示す材料において,降伏の開始から均一な加工硬化が始まるまでの間の伸びで,伸び計
標点距離Le(3.5)に対する百分率で表したもの。
  図7参照。
3.5
伸び計標点距離(extensometer gauge length),Le
  伸び計によって伸びの測定を行うために用いられる試験前の伸び計の標点距離。
    注記 降伏点又は耐力の測定の場合には,伸び計の標点距離Leは,試験片の平行部をできる限りカバ
          ーするのがよい。理想的には,Leの下限は,0.50 Loより長く,また平行部Lcのおよそ0.90よ
          り短いことが望ましい。これによって,試験片に生じる全ての降伏現象が伸び計で確実に計測
          されるであろう。さらに,最大試験力以上の測定には,Leは,Loにほぼ等しいことが望ましい。
3.6
伸び計伸び(extension)
  試験中の任意の時点における,伸び計標点距離Le(3.5)の増分。
3.6.1
伸び計伸び(%)(percentage extension)
  伸び計標点距離Le(3.5)の増分で,伸び計標点距離に対する百分率で表したもの。
3.6.2
伸び計永久伸び(%)(percentage permanent extension)
  規定応力を除去した後の伸び計標点距離Le(3.5)の増分で,伸び計標点距離に対する百分率で表したも
の。
3.7
試験速度(testing rate)
3.7.1
                        eLe
ひずみ速度(strain rate),
  伸び計標点距離Le(3.5)から測定される単位時間当たりのひずみの増分。
    注記 3.5参照
3.7.2
                                                               cLe
平行部の推定ひずみ速度(estimated strain rate over the parallel length),
  クロスヘッド変位速度vc(3.7.3)と試験片の平行部長さとを基に求めた単位時間当たりの試験片の平行
部長さLc(3.2)のひずみの増分。
3.7.3
クロスヘッド変位速度(crosshead separation rate),vc
  時間当たりのクロスヘッドの変位。
3.7.4
応力増加速度(stress rate),R
  時間当たりの応力の増分。
    注記 応力増加速度は,弾性域にだけ適用することが望ましい。
3.8
絞り(percentage reduction of area),Z
  試験中に発生した断面積の最大変化量(So−Su)で,原断面積Soに対して百分率で表したもの。

――――― [JIS Z 2241 pdf 7] ―――――

                                                                                              5
                                                                                   Z 2241 : 2011
                            So  Su
                         Z         100
                              So
3.9
最大試験力(maximum force)
    注記1 不連続な降伏を示し,加工硬化をしない材料について最大試験力を規定する場合は,受渡当
            事者間の協定による。
    注記2 図8 c)参照
3.9.1
最大試験力(maximum force),Fm
  不連続な降伏を示さない材料の場合で,試験中に試験片が耐えた最大の試験力。
     注記 図8 a)参照
3.9.2
最大試験力(maximum force),Fm
  不連続な降伏を示す材料の場合で,加工硬化が始まった以降の試験片が耐えた最大の試験力。
    注記 図8 b)参照
3.10
応力(stress),R
  試験中の任意の時点での試験力を試験片の原断面積Soで除した値。
    注記1 この規格中の応力は,全て公称応力(engineering stress)を意味する。
    注記2 この規格では,“試験力”及び“応力”,又は“伸び”,“パーセント伸び”及び“ひずみ”は,
            それぞれいろいろな場合に用いられるが(図の軸の表示又は他の特性の定義の説明として),
            ある曲線上の明確な点を一般的に記述又は定義するときには,“試験力”及び“応力”,又は
            “伸び”,“パーセント伸び”及び“ひずみ”の表記は,どちらを使用しても変わりない。
3.10.1
引張強さ(tensile strength),Rm
  最大試験力Fm(3.9)に対応する応力。
3.10.2
降伏応力(降伏点)[yield strength(yield point)]
  金属材料が降伏現象を示すときに,試験力の増加が一切ないにもかかわらず試験中に塑性変形が生じる
応力。
3.10.2.1
上降伏応力(上降伏点)[upper yield strength(upper yield point)],ReH
  最初に試験力の減少が観察されるより前の応力(3.10)の最大値。
  図2参照。
3.10.2.2
下降伏応力(下降伏点)[lower yield strength(lower yield point)],ReL
  初期の過渡的影響を無視した,塑性降伏する間の応力(3.10)の最小値。
  図2参照。

――――― [JIS Z 2241 pdf 8] ―――――

6
Z 2241 : 2011
                          a                                              a
                       a)                                              b)
                       c)                                              d)
   e  伸び(%)
  R  応力
  ReH 上降伏応力(上降伏点)
  ReL 下降伏応力(下降伏点)
  a 初期過渡効果
                     図2−上降伏応力(上降伏点)及び下降伏応力(下降伏点)
3.10.3
耐力(オフセット法)(proof strength, plastic extension),Rp
  塑性伸びが,伸び計標点距離Le(3.5)に対する規定の百分率に等しくなったときの応力。
    注記 使用される記号には,規定値を示す添字を付ける(例えば,Rp0.2)。
  図3参照。

――――― [JIS Z 2241 pdf 9] ―――――

                                                                                              7
                                                                                   Z 2241 : 2011
   e     伸び(%)                                  e    伸び(%)
    ep   規定の塑性伸び(%)                        et   規定の全伸び(%)
    R    応力                                       R    応力
    Rp   耐力(オフセット法)                       Rt   耐力(全伸び法)
               図3−耐力(オフセット法)            図4−耐力(全伸び法)
3.10.4
耐力(全伸び法)(proof strength,total extension),Rt
  全伸び(伸び計の弾性伸びと塑性伸びとを合わせたもの)が,伸び計標点距離Le(3.5)に対する規定の
百分率に等しくなったときの応力(図4参照)。
    注記 使用される記号には,全伸びの規定値を示す添字を付ける(例えば,Rt0.5)。
3.10.5
耐力(永久伸び法)(permanent set strength),Rr
  試験力を除去後,規定された永久伸び(%)又は伸び計永久伸び(%)以下の塑性変形を生じる応力。
永久伸び(%)及び伸び計永久伸び(%)は,原標点距離Lo(3.1.1)及び伸び計標点距離Le(3.5)のそれ
ぞれの百分率で示す。
  (図5参照)。
    注記 使用される記号には,原標点距離Lo(3.1.1)又は伸び計標点距離Le(3.5)の規定された伸びの
          値を示す添字を付ける(例えば,Rr0.2)。

――――― [JIS Z 2241 pdf 10] ―――――

8
Z 2241 : 2011
   e     伸び(%)                                  e    伸び(%)
    er   永久伸び(%)                              ep   規定の塑性伸び(%)
    R    応力                                       R    応力
    Rr   耐力(永久伸び法)                         Rp   耐力(オフセット法)
     図5−耐力(永久伸び法)                   図6−耐力(オフセット法)(13.1参照)
3.11
破断(fracture,rupture)
  試験片が完全に分離したとみなされる現象。
    注記 ISO 6892-1の図A.2にコンピュータ制御による試験で使用してもよい破断の定義が示されてい
          る。

4 記号及び内容

  記号と対応する内容を,表1に示す。
                                       表1−記号及び内容
     記号        単位                                     内容
                                             試験片
      ao         mm       試験前の板状試験片の厚さ,又は管の厚さ
                 mm       試験前の板状試験片の平行部の幅,管から切り取った円弧状試験片の平均幅,又は
      bo
                          平角線の幅
      do         mm       試験前の棒状試験片の平行部の直径(又は対辺距離),線の直径,又は管の内径
      Do         mm       試験前の管の外径
      Lo         mm       原標点距離
      L'o        mm       Awn測定時の初期標点距離(附属書I参照)
      Lc         mm       平行部長さ
      Le         mm       伸び計標点距離
      Lt         mm       試験片の全長
      Lu         mm       破断後の最終標点距離
      L'u        mm       Awn測定時の破断後の最終標点距離(附属書I参照)
      So         mm2      平行部の原断面積
      Su         mm2      破断後の最小断面積
      k           −      比例定数(6.1.1参照)
      Z           %       絞り

――――― [JIS Z 2241 pdf 11] ―――――

                                                                                              9
                                                                                   Z 2241 : 2011
                                   表1−記号及び内容(続き)
     記号        単位                                     内容
                                             伸び
      A           %       破断伸び(%)(3.4.2参照)
     Awn          %       ネッキングを伴わない塑性伸び(%)(附属書I参照)
                                           伸び計伸び
      Ae          %       降伏伸び(%)
      Ag          %       最大試験力(Fm)時塑性伸び(%)
      Agt         %       最大試験力(Fm)時全伸び(%)
      At          %       破断時全伸び(%)
     ΔLm        mm       最大試験力時の伸び
     ΔLf        mm       破断時の伸び
                                            試験速度
      Le
       e          s−1    ひずみ速度
      e Lc        s−1    平行部の推定ひずみ速度
      R        MPa・s−1  応力増加速度
      vc       mm・s−1   クロスヘッド変位速度
                                             試験力
      Fm          N       最大試験力
                                 降伏応力 − 耐力 − 引張強さ
      E          MPaa)    弾性係数
      m          MPa      試験の任意の時点での応力−伸び(%)曲線の傾き
      mE         MPa      応力−伸び(%)曲線の弾性域の傾きb)
     ReH         MPa      上降伏応力(上降伏点)
     ReL         MPa      下降伏応力(下降伏点)
      Rm         MPa      引張強さ
      Rp         MPa      耐力(オフセット法)
      Rr         MPa      耐力(永久伸び法)
      Rt         MPa      耐力(全伸び法)
  注記 百分率の値を使用する場合には,係数100が必要である。
  注a) 1 MPa=1 N/mm2
    b) 応力−伸び(%)曲線の弾性域内で,傾きの値が,弾性係数を示す必然性はない。この値は,最適な条件(例
       えば,高い分解能,両側測定(double sided),伸び計の平均化,試験片の完全なアライメントなど)の場合
       に,弾性係数に近い値になる可能性がある。

――――― [JIS Z 2241 pdf 12] ―――――

10
Z 2241 : 2011
                    c                                               c
                                a                                              b
              a) 平行線を用いる方法                           b) 傾斜線を用いる方法
   Ae    降伏伸び(%)
    e    伸び(%)
    R    応力
    ReH  上降伏応力(上降伏点)
    a    一様加工硬化以前で最後の局部最下点を通る水平線
    b    一様加工硬化以前で降伏域を通る回帰線
    c    一様加工硬化開始点で生じる曲線の最大傾きに相当する直線
                             図7−降伏伸び(%)Aeの異なる評価方法
                   a)   eH<Rm                                      b)   eH>Rm
                  図8−引張強さRmの決定のための異なるタイプの応力−伸び曲線

――――― [JIS Z 2241 pdf 13] ―――――

                                                                                             11
                                                                                   Z 2241 : 2011
                              c) 応力−伸び(%)挙動の特別なケースa)
   e     伸び(%)
    R    応力
    ReH  上降伏応力(上降伏点)
    Rm   引張強さ
  注a) この挙動を示す材料は,この規格では引張強さを規定しない。受渡当事者間で協定をしてもよい。
              図8−引張強さRmの決定のための異なるタイプの応力−伸び曲線(続き)

――――― [JIS Z 2241 pdf 14] ―――――

12
Z 2241 : 2011
   e     ひずみ速度
    R    応力増加速度
    t    引張試験の時間経過
    tel  表1に規定した特性値を測定する弾性挙動の時間範囲
    tf   表1に規定した特性値を測定する時間範囲(通常,破断までの時間)
    tpl  表1に規定した特性値を測定する塑性挙動の時間範囲
    b    試験機がひずみ速度で制御できない場合の低速側の拡張範囲
  注記 弾性域のひずみ速度は,ヤング率210 000 MPa(鋼)を用いて,応力増加速度から求めた値(10.3.2.5参照)。
                図9−ReH,ReL,Rp,Rt,Rm,Ag,Agt,A,At及びZを測定する場合の
                              試験中に使用するひずみ速度の説明図

――――― [JIS Z 2241 pdf 15] ―――――

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JIS Z 2241:2011の引用国際規格 ISO 一覧

  • ISO 6892-1:2009(MOD)

JIS Z 2241:2011の国際規格 ICS 分類一覧

JIS Z 2241:2011の関連規格と引用規格一覧

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