金屬拉伸試驗

1、金屬材料的拉伸試驗金屬材料的拉伸試驗GB/T228.1-2010金屬材料金屬材料 拉伸試驗拉伸試驗 第一部分：室溫試驗方法第一部分：室溫試驗方法吳江天吳特種安全閥有限公司吳江天吳特種安全閥有限公司 拉伸試驗拉伸試驗是指在承受是指在承受軸向軸向拉伸載荷下拉伸載荷下測定材測定材料特性的試驗方法。利用拉伸試驗得到的數(shù)據(jù)可料特性的試驗方法。利用拉伸試驗得到的數(shù)據(jù)可以確定材料以確定材料的基本力學(xué)性能指標，如，彈性模量、的基本力學(xué)性能指標，如，彈性模量、屈服強度屈服強度、規(guī)定塑性延伸強度規(guī)定塑性延伸強度、抗拉強度抗拉強度、斷后斷后伸縮率伸縮率、斷面收縮率斷面收縮率、應(yīng)變硬化指數(shù)和塑性應(yīng)變、應(yīng)變硬化指數(shù)和塑

2、性應(yīng)變比等。比等。 拉伸試驗所得到的材料拉伸試驗所得到的材料強度強度和和塑性性能塑性性能數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)，對于產(chǎn)品的設(shè)計和選材，新型材料的研制，材料對于產(chǎn)品的設(shè)計和選材，新型材料的研制，材料的的采購采購和和驗收驗收，產(chǎn)品的，產(chǎn)品的質(zhì)量控制質(zhì)量控制，設(shè)備的安全評，設(shè)備的安全評估，都有很重要的應(yīng)用價值和參考價值，在有些估，都有很重要的應(yīng)用價值和參考價值，在有些場合下還可以直接用拉伸試驗的結(jié)果作為判據(jù)場合下還可以直接用拉伸試驗的結(jié)果作為判據(jù)第一節(jié)第一節(jié) 拉伸過程中的物理現(xiàn)象及有關(guān)術(shù)語拉伸過程中的物理現(xiàn)象及有關(guān)術(shù)語 一、應(yīng)力及應(yīng)變一、應(yīng)力及應(yīng)變 在具體應(yīng)用中，拉伸力在具體應(yīng)用中，拉伸力F F與試樣原始截面與

3、試樣原始截面S S0 0的比值的比值定義為定義為工程應(yīng)力工程應(yīng)力，即：，即：=F/S=F/S0 0 拉伸過程中，試樣長度方向拉伸過程中，試樣長度方向特定標距特定標距L L下的下的伸長量伸長量L L與與標距標距L L的的比值比值定義為工程應(yīng)變，即：定義為工程應(yīng)變，即：=L/LL/L 二、拉伸時的物理現(xiàn)象二、拉伸時的物理現(xiàn)象 等截面桿件試樣在拉伸試驗時，宏觀上可等截面桿件試樣在拉伸試驗時，宏觀上可以看到試樣逐漸被均勻拉長，然后在某一界面以看到試樣逐漸被均勻拉長，然后在某一界面處變細，直到在該處斷裂。上述過程一般可以處變細，直到在該處斷裂。上述過程一般可以分解為分解為彈性變形彈性變形、滯彈性變形滯彈

4、性變形、屈服前微塑性屈服前微塑性變形變形、屈服變形屈服變形、均勻塑性變形均勻塑性變形、局部塑性變局部塑性變形形6個階段。個階段。 試樣在拉伸時的伸長和斷裂過程試樣在拉伸時的伸長和斷裂過程第一第一個階段個階段 彈性變形階段彈性變形階段oa 在這個階段中，試樣的變形是彈性的，并且外力與伸在這個階段中，試樣的變形是彈性的，并且外力與伸長是成長是成正比例正比例的直線關(guān)系。即伸長與載荷之間服從的直線關(guān)系。即伸長與載荷之間服從胡克定律胡克定律。如果在試驗過程中卸除拉力，則試樣的伸長變形會消失，試如果在試驗過程中卸除拉力，則試樣的伸長變形會消失，試樣的標距部分可以恢復(fù)到原廠，不產(chǎn)生殘余延伸樣的標距部分可以恢

5、復(fù)到原廠，不產(chǎn)生殘余延伸。第二第二階段階段 滯彈性變形階段滯彈性變形階段ab 在彈性變形階段中，外力與伸長成正比例的直線關(guān)系并在彈性變形階段中，外力與伸長成正比例的直線關(guān)系并不能一直保持下去，一旦外力超過曲線上的不能一直保持下去，一旦外力超過曲線上的a點，正比例關(guān)點，正比例關(guān)系就被破壞了。拉伸圖上系就被破壞了。拉伸圖上ab段就是彈性變形中的段就是彈性變形中的非線性階段非線性階段，即滯彈性變形，此時試樣的變形仍然是彈性的。此階段很短，即滯彈性變形，此時試樣的變形仍然是彈性的。此階段很短，一般不容易觀察到。一般不容易觀察到。第三階段第三階段 屈服前微塑性變形階段屈服前微塑性變形階段bc 在這個階段

6、，試樣開始出現(xiàn)連續(xù)均勻的微小塑性變形。在這個階段，試樣開始出現(xiàn)連續(xù)均勻的微小塑性變形。這種變形的特征是在卸除拉力后試樣的伸長不會完全消失。這種變形的特征是在卸除拉力后試樣的伸長不會完全消失。這一階段也很短，而且不容易與滯彈性變形階段準確區(qū)分。這一階段也很短，而且不容易與滯彈性變形階段準確區(qū)分。第四階段第四階段 屈服階段屈服階段cde 在此階段，試樣受拉伸外力的作用產(chǎn)生了較大的在此階段，試樣受拉伸外力的作用產(chǎn)生了較大的塑性變形塑性變形。在開始階段由于屈服變形的不連續(xù)導(dǎo)致了力值的突然下降在開始階段由于屈服變形的不連續(xù)導(dǎo)致了力值的突然下降cd。隨。隨著拉伸時間的延續(xù)，試樣伸長著拉伸時間的延續(xù)，試樣伸

7、長急劇增加急劇增加，但載荷卻在小范圍內(nèi)波，但載荷卻在小范圍內(nèi)波動，如果忽略這一波動，拉伸圖上可見一水平線段動，如果忽略這一波動，拉伸圖上可見一水平線段de。這種。這種拉力拉力不增加而變形仍能繼續(xù)增加的現(xiàn)象不增加而變形仍能繼續(xù)增加的現(xiàn)象，其起點宏觀上可以看作是金，其起點宏觀上可以看作是金屬材料從彈性變形到塑性變形的一個明顯標志。屬材料從彈性變形到塑性變形的一個明顯標志。第五階段第五階段 均勻塑性變形階段均勻塑性變形階段ef 屈服階段結(jié)束之后，必須進一步增加外力才能使試樣繼續(xù)被拉長。屈服階段結(jié)束之后，必須進一步增加外力才能使試樣繼續(xù)被拉長。這一階段中，金屬變形具有另一種特點，即隨著變形量的增加材料

8、不斷這一階段中，金屬變形具有另一種特點，即隨著變形量的增加材料不斷被強化，這種現(xiàn)象稱之為被強化，這種現(xiàn)象稱之為應(yīng)變硬化。應(yīng)變硬化。表現(xiàn)在拉伸圖上就是表現(xiàn)在拉伸圖上就是ef段不斷上升。段不斷上升。在此階段中試樣的某一部分產(chǎn)生了塑性變形，雖然這一部分截面積減小，在此階段中試樣的某一部分產(chǎn)生了塑性變形，雖然這一部分截面積減小，但變形強化阻止了塑性變化在此處的繼續(xù)發(fā)展，此時由于力的傳遞使塑但變形強化阻止了塑性變化在此處的繼續(xù)發(fā)展，此時由于力的傳遞使塑性變形推移到試樣的其他部位。這樣，變形和強化交替進行，就使得試性變形推移到試樣的其他部位。這樣，變形和強化交替進行，就使得試樣各部分產(chǎn)生了宏觀上均勻的塑性

9、變形。樣各部分產(chǎn)生了宏觀上均勻的塑性變形。第六階段第六階段 局部塑性變形階段局部塑性變形階段fg 在拉力的繼續(xù)作用下，由于均勻塑性變形的強化能力在拉力的繼續(xù)作用下，由于均勻塑性變形的強化能力跟不上變形量，終于在某個截面上產(chǎn)生了局部的大量的塑性跟不上變形量，終于在某個截面上產(chǎn)生了局部的大量的塑性變形，致使該截面積快速不斷縮小，產(chǎn)生了變形，致使該截面積快速不斷縮小，產(chǎn)生了縮頸現(xiàn)象縮頸現(xiàn)象，此時，此時雖然外力不斷下降，但由于縮頸部位面積迅速減小，因此縮雖然外力不斷下降，但由于縮頸部位面積迅速減小，因此縮頸處的實際應(yīng)力仍在不斷增長，縮頸部位的材料繼續(xù)被拉長，頸處的實際應(yīng)力仍在不斷增長，縮頸部位的材料繼

10、續(xù)被拉長，直至被拉斷。出現(xiàn)局部塑性變形的開始點直至被拉斷。出現(xiàn)局部塑性變形的開始點f所對應(yīng)的力所對應(yīng)的力Fm為為試樣拉伸過程中所能承受的最大外力。試樣拉伸過程中所能承受的最大外力。Q345鋼材拉伸試驗的應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖三、術(shù)語三、術(shù)語（1）與標距有關(guān)的術(shù)語）與標距有關(guān)的術(shù)語1.平行長度平行長度Lc：試樣平行縮減部分的長度。對于未：試樣平行縮減部分的長度。對于未加工的試樣，平行長度的概念被夾持部分之間的距加工的試樣，平行長度的概念被夾持部分之間的距離取代離取代。2.試樣標距試樣標距原始標原始標距距L0 ：室溫下施力前測量試樣伸長所標記的標距長度。：室溫下施力前測量試樣伸長所標記的標距長度。斷后斷

11、后標標距距Lu：在室溫下將斷后的兩部分試樣緊密的連在一起，：在室溫下將斷后的兩部分試樣緊密的連在一起，保證兩部分的軸線位于同一條直線上，測量試樣斷裂后的標保證兩部分的軸線位于同一條直線上，測量試樣斷裂后的標距。距。引伸計標距引伸計標距Le：用引伸計測量試樣延伸時所使用引伸計原始標：用引伸計測量試樣延伸時所使用引伸計原始標距長度距長度。（二）與伸長或延伸有關(guān)的術(shù)語（二）與伸長或延伸有關(guān)的術(shù)語1.伸長率伸長率（只與試樣（只與試樣原始標距原始標距長度長度L0有關(guān)）有關(guān)）斷后斷后伸長率伸長率A:試樣拉斷后，原始標距部分的伸長試樣拉斷后，原始標距部分的伸長與原始標距之比的百分率。與原始標距之比的百分率。

12、A=(Lu-L0）/L0100%2.延伸率（只與引伸計標距延伸率（只與引伸計標距Le有關(guān)）有關(guān)）屈服點延伸率屈服點延伸率Ae：試樣自屈服開始到屈服階段：試樣自屈服開始到屈服階段結(jié)束之間，引伸計標距的延伸與引伸計標距之比結(jié)束之間，引伸計標距的延伸與引伸計標距之比的百分率。的百分率。斷裂總延伸率斷裂總延伸率At：試樣在斷裂時刻，引伸計標距：試樣在斷裂時刻，引伸計標距的總延伸（彈性延伸的總延伸（彈性延伸+塑性延伸）與引伸計標距塑性延伸）與引伸計標距之比的百分率。之比的百分率。（三）與應(yīng)力有關(guān)的的術(shù)語1.屈服強度屈服強度當當金屬材料呈現(xiàn)物理屈服現(xiàn)象時，在試驗期間達到塑性變形金屬材料呈現(xiàn)物理屈服現(xiàn)象時，

13、在試驗期間達到塑性變形而力不增加的區(qū)間。應(yīng)區(qū)分上屈服強度和下屈服強度。而力不增加的區(qū)間。應(yīng)區(qū)分上屈服強度和下屈服強度。上上屈服強度屈服強度ReH:試樣發(fā)生屈服并且力試樣發(fā)生屈服并且力首次下降前首次下降前的的最大應(yīng)力最大應(yīng)力。下下屈服強度屈服強度ReL:在屈服期間，在屈服期間，不計初始效應(yīng)不計初始效應(yīng)時的時的最小應(yīng)力最小應(yīng)力。2.規(guī)定延伸強度規(guī)定延伸強度規(guī)定塑性延伸強度規(guī)定塑性延伸強度Rp：塑性延伸等于規(guī)定的引伸計：塑性延伸等于規(guī)定的引伸計標距百分率時對應(yīng)的應(yīng)力標距百分率時對應(yīng)的應(yīng)力。規(guī)定總延伸強度規(guī)定總延伸強度Rt：總延伸等于規(guī)定的引伸計標距：總延伸等于規(guī)定的引伸計標距百分率時對應(yīng)的應(yīng)力。百分率時對應(yīng)的應(yīng)力。3.抗拉強度抗拉強度Rm試樣受外力（屈服階段之前不計）拉伸過程中所受試樣受外力（屈服階段之前不計）拉伸過程中所受的最大名義應(yīng)力。的最大名義應(yīng)力。（四）其他術(shù)語（四）其他