金屬材料拉伸試驗檢測結果的主要影響因素分析

房永強，鄭曉斐

西部金屬材料股份有限公司理化檢驗中心，陜西西安 710016

所謂金屬力學的性能試驗主要指的就是在評定和檢測金屬材料的產品質量時的一種重要方法。而其中的拉伸試驗也得到了最為廣泛的應用，也是作為力學試驗的主要方法。作為拉伸的性能指標主要指的就是對于金屬材料在研制和生產以及在檢驗過程當中是最為重要的一個測試項目, 并且在該試驗的過程當中，所測試的強度以及塑性的主要性能指標也是反映出金屬材料性能的參數。但是，能夠影響其拉伸試驗的結果也會存在很多因素, 例如，有強度的極限、彈性、屈服極限等, 這些雖然只是材料的一些固有屬性, 然而也會影響到試樣的尺寸、形狀，與加載的速度、加工的精度以及影響到周圍的環境等。

1 試樣制作的影響

由于在取樣時，所存在的方向差異則會影響到在金屬拉伸試驗時的斷后伸長率以及抗拉強度和屈服強度的性能指標,尤其在斷后的伸長率方面則會受到很大的影響。比如說,當橫向進行取樣時,必須要按照相關的要求標準,如果在試驗后的伸長率沒有達標，那么平行在軋制方向,其表現是金屬力學的性能則是良好，相反，如果是垂直于軋制方向,其性能可能不會達到要求標準。

在切取樣坯時應預防受熱、變形以及加工硬化等特點從而影響到力學的性能。如果在切取樣坯時必須要留有一定的加工余量,并且不能小于鋼材的厚度以及直徑,不能小于20mm，在機加工試樣時,可以通過把受熱或者是冷加工的一部分硬化程度除掉,從而避免影響測定的性能。一旦把樣坯機加工為試樣,主要是通過車、銑、刨、磨等幾個步驟加工而成的。

2 測試儀器和設備的影響

對于尺寸測量的儀器以及量具在進行測量時，其準確度必須要達到測量的要求標準，在進行對尺寸測量時，主要是包括對原始的橫截面尺寸以及對斷后的橫截面尺寸，而分辨力也是對其影響是否準確的重要條件之一，所以，應用的量具和儀器必須要根據國家標準的計量檢測部門通過后方使用。

3 對于夾持法的作用影響

在一般情況下，如果在進行實驗時，我們會通過應用夾持的方法對其進行拉伸試驗，是尤為重要的一方面，如果出現在夾試樣不穩妥的情況下，會無法進行試驗，如果出現夾持不夠穩妥時，出現誤差的可能性就極大。在進行拉伸試驗時，一旦試樣上出現問題，對應力集中造成一定的影響，從而就會出現斷裂現象，從而導致實驗不能正常的操作。假設當加載軸線應與試樣的中心沒有達成一致時，在偏心加載方面就會造成彎曲的問題，但是在一般的狀態下，試樣是不允許存在偏心力的現象的，極易會促使力的偏心造成明顯偏移。如果選用不適合的拉伸夾則會給試樣造成一定的附加彎曲應力，對結果產生一定的誤差，此外，如果拉伸夾在選擇時不得當也會給拉伸試樣造成打滑以及斷裂等，從而致使得不到準確的數據以及數據偏低等后果。在進行加載系統以及試樣的幾何形狀，或者是非均質試樣時一般都會出現偏心加載，因此必須要降低存在的偏心效應，嚴格根據標準進行操作。

4 受溫度的影響

影響材料性能的另一個重要因素就是溫度。由于一般的金屬材料會隨著溫度不斷的升高，而測量的強度指標則會出現下降，而溫度所造成的影響則可以不用計算，但應用高精度荷載的傳感器時，對于特殊材料，就必須要考慮到是否受到了溫度的影響，應及時修正。

5 受拉伸速率作用

由于拉伸的速率是作為在拉伸試驗當中必須要控制的一個參數，所以拉伸的速率就會影響到金屬材料的應力。通過在常溫下，其拉伸的速率必須會給試驗結果造成影響，如果拉伸的速率較大，其屈服的強度以及規定的延伸強度必定會存在一定程度的提高。然而也會因不同材料也會對速度產生不同的影響，其拉伸的速率強度也會對材料產生不同的影響效果。如果強度較低，并且塑性較好的材料對其的影響就是非常大，同時對屈服強度也會造成很大的影響。因此，必須要把規定標準作為參考值，在規定測量的非比例當中，其延伸強度以及上屈服強度和屈服強度必須要按照規定標準規定進行。

在對下屈服強度進行測定時，其平行的長度必須要達到一定的變速率標準，并且其平行的長度也應保持在恒定之內。如果是在在塑性的范圍到規定的強度應變率也是不能超過規定范圍之內的。當試驗機無能力再進行測量以及無力再控制應變速率時，其主要的拉伸率必須要控制在試驗機的兩夾頭，并且通過在力的影響下分離其應力的速率。如果測定的抗拉強度達到標準時，而它的塑性范圍平行長度的應變速率就應≤0.008/S。

6 人為因素的影響

由于拉伸試樣的橫截面積是作為非常關鍵的一個重要問題，而檢測人員在對其進行試驗時的依據主要包括在兩方面，一方面就是對其金屬的拉伸試驗。而另一個方面則是對材料產品的規定標準，在一些產品的標準說明上則會明確規定其拉伸的試驗橫截面積，并且要按照名義尺寸的橫截面積規定要求，但是，在產品的標準當中如果沒有特殊的規定，就必須要遵循國家標準要求，對其實際尺寸進行測量。但是如果都是按照名義的尺寸去計算其橫截面積，所測試的得出的結果則會受到一定的影響，甚至把合格強度的測為不合格的，存在把不合格測定為合格的情況。

在拉伸試樣時必須要按照直徑的大小來選擇外徑的千分尺以及游標卡尺等。一旦應用的測量方法不夠精準，則會影響到人為的尺寸在進行測量時出偏大，甚至給強度測試出現偏低的測量結果。如果當量具的測量面和試樣軸線出現垂直時，所測量得到的結果就是d1＞d0。

在測量試樣的尺寸時，如果把數據看錯，例如，把游標卡尺或者是把外徑千分尺看錯，甚至對于在光圓拉伸試驗外徑以及在薄板的矩形拉伸試樣，極易把外徑千分尺測量時的數據讀成0.5mm，因為外徑千分尺測量同一圈就0.5mm，如果不注意的話就很容易看錯一圈，所測量的結果出現不準確的現象。

在一般情況下，如果操作的技術以及在主觀因素下出現不同情況時，則會給測量的結果造成一定的誤差。在相同條件下，不同人員進行拉伸試驗操作，實驗結果也或多或少的存在差異。

7 結論

在上述的因素中，對于金屬材料試驗的拉伸結果其影響是不同的。在現實的檢測當中，應盡量確定這些所存在的因素，從而對產生的各種因素進行制定各種操作流程，在進行試驗時必須要選用正確的方向，從而加強它的準確度。如果是在對其檢定時，則必須要通過應用檢測儀器，盡量要應用拉伸速率測試以及應用夾持的方法，促使試驗的溫度達到規定標準要求。此外，要控制在試驗當中的過程，以確保在進行操作進達到一定的要求標準，確保實驗數據的準確度。

[1]熊麗霞，吳慶華.材料力學實驗[M].北京：科學出版社，2006.

[2]GB/T 228.1-2010金屬材料室溫拉伸試驗方法.