【力試力學(xué)課堂】金屬材料拉伸試驗影響因素盤點

拉伸試驗是金屬材料力學(xué)性能試驗中常見的實驗。按說拉伸試驗反映材料的基本屬性，但相同的材料通過不同的拉伸試驗過程測量結(jié)果不一定相同。那么都有哪些因素在影響拉伸試驗？一起來看看。

：取樣部位和方法。取樣部位的差異會直接影響金屬材料拉伸試驗的斷后伸長率、屈服強度以及抗拉強度等各項性能指標(biāo)。金屬材料中因成分、組織、結(jié)構(gòu)、缺陷、加工變形等分布不均，使得同一批甚至同一產(chǎn)品的不同部位的力學(xué)性能出現(xiàn)了差異。所以取樣應(yīng)嚴(yán)格按GB/T 228- 2002 附錄中的規(guī)定進(jìn)行。此外，在切取樣坯時， 必須防止因受熱、加工硬化及變形而影響其力學(xué)性能。

第二：試樣的形狀、尺寸和精度。同一材料同一狀態(tài)的金屬材料，如果截面形狀不同，測得的結(jié)果對上屈服強度影響大，對下屈服強度影響小；大橫截面積（大尺寸）的試樣的抗拉強度較小尺寸的低，而且塑性指標(biāo)也下降；試樣平行長度內(nèi)的平行度和尺寸精度也很容易影響測試結(jié)果。因為試樣測量的尺寸值可能不是實際樣品的小位置尺寸，這將造成測試的結(jié)果偏低。所以試件的形狀和尺寸需按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

第三：測量儀器方面。尺寸測量儀和量具的精度必須符合試驗要求。所以在進(jìn)行試驗之前，必須要對各種測量儀器進(jìn)行校驗，同時保持量具的清潔干凈。

第四：試驗設(shè)備。試驗機與引伸計是金屬材料拉伸試驗中常用的兩種試驗設(shè)備，直接影響試驗結(jié)果數(shù)值的準(zhǔn)確信和真實性。前者用來測量作用力數(shù)值；后者主要用來進(jìn)行位移或者延伸的測定。所以試驗時必須要確保試驗機與引伸計在檢定合格的有效期之內(nèi)，并定期校驗。

第五：試驗環(huán)境溫度。某些金屬材料具有很高的溫度敏感性，即便是普通的金屬材料，如果試驗溫度相差過大，也有可能導(dǎo)致試驗測量結(jié)果的不一致。一般而言，體心立方金屬隨著溫度下降，屈服強度急劇提高，面心立方金屬變化則沒有那么明顯。而溫度上升，金屬材料的屈服強度一般會下降。因此 GB/ T 228-2002 在關(guān)于金屬材料室溫拉伸試驗方法的規(guī)定中，試驗一般室溫須在10℃-35℃范圍內(nèi)進(jìn)行。對溫度有嚴(yán)格要求的試驗溫度應(yīng)為23℃±5℃。

第六：夾持具選擇、試樣夾持的影響。 夾持具選擇、試樣夾持和引伸計的裝卸不正確會影響測試結(jié)果。夾持具與試驗的試樣形狀不匹配和夾具的表面外型花紋形狀不適宜,會造成夾具和試樣間不能形成足夠的夾持面積,靜摩擦力不夠,導(dǎo)致拉伸過程中夾具和試樣產(chǎn)生相對滑動，從而影響了拉伸結(jié)果。

第七：夾持方法。試樣的夾持方法對拉伸試驗?zāi)芊癯晒χ陵P(guān)重要，如果試樣夾不住必然會導(dǎo)致試驗無法進(jìn)行，如果夾持方法不合理還易引起試樣打滑或斷在鉗口內(nèi),，導(dǎo)致試驗數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確或試驗數(shù)據(jù)偏低。

第八：拉伸速率。拉伸速率直接影響金屬材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。不同材料對速度的敏感程度不同，拉伸速率對不同的材料的影響大小不一樣，對強度低、塑性好的材料影響要大。GB/ T 228- 2002 在關(guān)于金屬材料室溫拉伸試驗方法的規(guī)定中：“在彈性范圍和直至上屈服強度，試驗機夾頭的分離速率應(yīng)盡可能保持恒定，并在規(guī)定的應(yīng)力速率范圍內(nèi)（材料彈性模量E＜150000N/mm²，應(yīng)力速率在（2-20）N/mm²•s^{- 1} 范圍內(nèi)，彈性模量E≥150000N/mm²，應(yīng)力速率在（6-60）N/mm²•s^{- 1} 范圍內(nèi)）。若僅測定下屈服強度， 在試樣平行長度的屈服期間應(yīng)變速率應(yīng)在0.00025/ s-0.0025/s 之間，平行長度內(nèi)的應(yīng)變速率應(yīng)盡可能保持恒定。在塑性范圍和直至規(guī)定強度應(yīng)變速率不應(yīng)超過0.0025/ s”

第九：拉伸試樣橫截面積的確定。拉伸試樣橫截面積確定有2個方法：一個是金屬拉伸試驗方法 GB/T 228，另一個是材料相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。有的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定拉伸試驗試樣的橫截面積按名義尺寸的橫截面積要求， 如果產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中無此特殊規(guī)定，均應(yīng)遵循 GB/T 228 標(biāo)準(zhǔn)，測量實際尺寸計量橫截面積。

第十：試樣尺寸的測量方法和測量人為誤差。拉伸試樣應(yīng)視直徑大小選用外徑千分尺、游標(biāo)卡尺或矩形樣用游標(biāo)卡尺。如果測量方法不準(zhǔn)確，從而導(dǎo)致人為地尺寸測量偏大。由于主觀因素和操作技術(shù)的不同，也會給測量結(jié)果帶來誤差。