金属材料拉伸试验影响因素及控制策略

金属材料拉伸试验如何制样

作者：暂无

来源：《中国质量技术监督》 2019年第8期

文 尹克强 王晓玄 张明浩

拉伸试验是研究力学性能的基础性试验。在拉伸试验前，首先要根据标准和材料的特性进行制样，制样的优劣直接影响着拉伸试验数据的准确性。

下面，我们将从五个方面进行探讨。

一、金属材料拉伸试样的加工方法影响拉伸试验数据的准确性。金属材料多数硬度较大，在制样过程中，必须防止材料发生过热、加工硬化、变形等现象。如何防止这种现象的发生呢？线切割具有加工余量小、加工精度高、不破坏材料力学性能的优点，只要是导电或者半导电的材料，都能用线切割进行加工，且编制好加工程序后能够实现无人值守连续加工。因此，现在的金属材料拉伸试样多数采用线切割加工。

二、金属材料拉伸试样的表面粗糙度影响拉伸试验数据的准确性。四面机加工的矩形横截面试样其表面粗糙度对拉伸试验的结果影响明显，尤其是对于塑性较差或脆性材料影响显著。拉伸试验对于粗糙度的要求往往是有其极限值，在其极限值范围内时对其试验结果的影响不大，超出极限范围后，随着表面粗糙度的增加，材料的强度和塑性性能都有所降低，断后伸长率也会逐步下降。

三、取样部位影响拉伸试验数据的准确性。对于金属线材，从取样便利性考虑，一般从两头取样。对于大直径的圆钢，中心的强度比较靠近表面部位，一般规定半径的一半部位为取样位置。如果在实际零部件上取样时，一般取其最常用、最危险、最薄弱的部位，因为这种部位最容易产生损坏。此外，还应该考虑试样的受力状态与实物受力状态相一致。这样，试验的数据才更接近真实数据，才更有价值。

四、取样方向影响拉伸试验数据的准确性。钢材轧制或者锻造时，金属沿其主加工变形方向流动，晶粒被拉长并排成行，且夹杂的其他物质也同时沿主加工变形方向排列，由此会造成材料性能的方向性差异。对于金属板材，纵向试样下屈服强度通常高于横向试样，断面收缩率也高于横向试样。因此，一般型钢和钢棒取纵向试样，钢板和钢带取横向试样，但窄钢带取横向试样宽度受限时，可取纵向试样。

拉伸试验曲线的分析及控制

拉伸试验是钢铁材料物理性能评价的重要手段之一。本实验室在实际生产中使用较先进的ZWICK电子拉伸试验机。但在实际生产中还是会出现由于试样夹持，试样打滑，参数设置等引起的试验机自动采集数据错误。为了便于操作人员及时对异常情况做出判断和处理，确保拉伸试验数据的准确性。本文针对以上问题，进行了研究和整理。

标签： 拉伸曲线；试样夹持；试样打滑；参数设置；曲线异常

1.引言

近年来随着科技的发展进步，电子拉伸试验机已经得到认可。ZWICK拉伸试验机实现了试验数据和试验曲线的同步性，它是通过不同传感器或测量装置，采集力值信号、应变信号、位移信号和时间。利用软件对这些信息进行处理，绘制出力值和位移或力值和应变曲线，通过公式计算得出需要的力学性能指标。并且在曲线上直观的表现出来[1]。但是电子拉伸试验机也存在着弊端。在试验过程中难免会出现异常状况，试验机无法自行进行判断。因此在出现数据异常时，操作者必须清楚应该如何处理，才能确保数据的真确性。

2.试验机精度

经过辽宁省计量院的鉴定，本实验室使用的ZWICK拉伸试验机符合《GB/T228》[2]的要求。按照试验机鉴定计量要求，为了保证在2次试验机鉴定期间，试验机性能的稳定行，实验室自身建立了良好有序的期间核查程序，完成对拉伸试验机整体的运行及精度的控制。从而排除试验机精度对试验结果的影响。

3.对拉伸试验出现的异常曲线分析及控制

当出现拉伸试验结果异常时，首先要确认试验曲线，通过试验曲线判断出现异常结果的原因，从而判断出试验机出现了什么问题。这样可以很快的对故障点予以修复。以下对几种拉伸曲线异常情况进行分析。

3.1试样夹持不当造成拉伸曲线异常

随着市场的需求不断变化，厚板及特厚板的产量越来越多。因此检验室检验的圆拉伸试样数量增多了。由于圆拉伸试验需要安装卡罐（图1，图2），试样与卡罐接触部位易存在间隙，间隙过大对试验曲线会有影响，不利于试验结果的采集，会出现位移增加力值没有改变的情况（图3）。

金属材料拉伸试验测量结果不确定度分析

1. 引言

1.1 背景介绍

金属材料拉伸试验是一种常见的材料力学试验方法，用于评估金属材料的力学性能。通过施加拉力使金属试样受力并延展，从而测量金属材料在拉伸过程中的强度、延伸性能等指标。金属材料的拉伸性能对其在工程领域的应用起着关键作用，因此准确测量金属材料的拉伸性能对于保证产品质量和安全具有重要意义。

在进行金属材料拉伸试验时，除了要了解试验原理和操作步骤外，也需要考虑测量结果的不确定度。不确定度反映了实验结果的精确度和可靠性，对实验结果的解释和应用都具有重要意义。对金属材料拉伸试验测量结果的不确定度进行分析和讨论，有助于提高实验结果的可靠性，为进一步的研究和工程应用提供有力支持。在本文中，将对金属材料拉伸试验测量结果的不确定度进行深入分析，探讨其影响因素和处理步骤，以期为相关研究提供参考和借鉴。

1.2 研究目的

研究目的主要是对金属材料拉伸试验测量结果的不确定度进行分析，以探讨在实际应用中对其进行合理的评估和处理。通过研究，我们旨在提高金属材料拉伸试验数据的可靠性和准确性，为相关领域的工程设计和科学研究提供可靠的基础数据支撑。我们还希望通过对不确定度分析的深入探讨，进一步理解金属材料的力学性能以及其受到的影响因素，为未来的材料研究和工程应用提供参考和指导。通过本次研究，我们将对金属材料拉伸试验测量结果的不确定度进行全面的分析和评估，为金属材料拉伸试验的实验方法和数据处理提供更为有效的指导和规范。

2. 正文

2.1 金属材料拉伸试验原理

金属材料拉伸试验是一种常用的材料力学试验方法，用于评估材料的拉伸性能。在拉伸试验中，试样受到外部拉力作用，逐渐拉伸直至断裂。通过测量试样的拉伸力和变形，可以获得材料的拉伸强度、屈服强度、延伸率等力学性能参数。

拉伸试验的基本原理是根据胡克定律，即拉伸力与试样上的应变成正比。拉伸试验通常采用金属材料的标准试样，如圆柱形试样或矩形试样。试样在测试机上夹持，施加一定速度的拉伸载荷，同时测量试样的拉伸力和伸长变形。根据拉伸试验的数据，可以绘制应力-应变曲线，进而分析材料的拉伸性能。

浅谈金属拉伸试验的应变速率控制　

王萍刘卫平　

（首钢技术研究院）　

摘要针对ＧＢ／Ｔ　２２８．１—２０１０《金属材料拉伸试验第１部分：室温试验方法》增加的应变速率控制方　法，验证了德国ＺＷＩＣＫ一１００ｋＮ型电子万能材料试验机和国产ＳＡＮＳ．ＳＨＴ４６０５型电液伺服万能材料试验机执　行应变速率控制方法的能力。试验结果表明，这２台试验机均能够按照该标准中的应变速率控制方法开展　试验。　关键词金属拉伸应变速率横梁位移速率控制　

Ｓｔｒａｉｎ　Ｒａｔｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　Ｔｅｎｓｉｌｅ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　ｉｎ　Ｍｅｔａｌｌｉｃ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　

ＷＡＮＧ　Ｐｉｎｇ　ＬＩＵ　Ｗｅｉｐｉｎｇ　

（Ｓｈｏｕｇａｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　ｓｔｒａｉｎ　ｒａｔｅ　ｃｏｎｔｒｏ１　ｍｅｔｈｏｄ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ａｄｄｅｄ　ｉｎｔｏ　ｔｈｅ　２０１０　ｅｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎａｔｉｏｎａｌ　ｓｔａｎｄａｒｄ　

ＧＢ／Ｔ２２８．１，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ“ｍｅｔａｌｌｉｃ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ－ｔｅｎｓｉｌｅ　ｔｅｓｔｉｎｇ—ｐａｒｔ　１：ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｔｅｓｔ　ａｔ　ｌｏｏｍ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ”．　Ｔｈｅ　ｔｅｎｓｉｌｅ　ｔｅｓｔｓ　ｗａｓ　ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ　ｏｎ　ｂｏｔｈ　ＺＷＩＣＫ－１００ｋＮ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅ（ｍａｄｅ　ｉｎ　

Ｇｅｒｍａｎｙ）ａｎｄ　ＳＡＮＳ・ＳＨＴ４６０５　ｅｌｅｃｔｒｏ－ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｓｅｒｖｏ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅ（ｍａｄｅ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ）ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｓｔｒａｉｎ　ｒａｔｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｉｔ　ｗａｓ　ｐｒｏｖｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ｃａｎ　ｂｅ　ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｗｏ　ｍａｃｈｉｎｅｓ．　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ　ｍｅｔａｌｌｉｃ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｔｅｎｓｉｌｅ　ｔｅｓｔｉｎｇ，ｃｒｏｓｓｈｅａｄ　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｒａｔｅ，ｓｔｒａｉｎ　ｒａｔｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ