金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)的幾個(gè)重要影響因素的控制

林珍奇

（莆田市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)所，福建 莆田 351100）

1 拉伸試驗(yàn)的影響因素及控制要求

1.1 試樣制備

試樣的代表性是拉伸試驗(yàn)準(zhǔn)確性的前提，試樣制備不能影響其力學(xué)性能。GB/T228.1-2010規(guī)定了薄板、薄帶、線材、棒材、型材、扁材、管材的試樣類型，力學(xué)性能試驗(yàn)的取樣位置及試樣制備按GB/T2975-1998的規(guī)定進(jìn)行，對(duì)試樣的取材、形狀、尺寸、加工精度等都有規(guī)定。

1.2 儀器設(shè)備要求

GB/T228.1-2010標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試驗(yàn)機(jī)提出了更高的要求，必須對(duì)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)力檢定、引伸計(jì)和位移的標(biāo)定；進(jìn)行拉伸試驗(yàn)的試驗(yàn)機(jī)零位調(diào)整就不只是試驗(yàn)力的零位調(diào)整、引伸計(jì)和位移的零位調(diào)整也同樣重要。

1.2.1 試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)力的檢定和零位控制

對(duì)試驗(yàn)機(jī)的要求：試驗(yàn)力的檢定必須符合1級(jí)精度或優(yōu)于1級(jí)精度的要求。試驗(yàn)載荷的零位控制：在試驗(yàn)機(jī)開(kāi)機(jī)預(yù)熱20～30min后，先把試樣夾持到試驗(yàn)機(jī)的上夾具夾緊，就要進(jìn)行試驗(yàn)力的“清零”，如果等試樣上夾具和下夾具都夾緊后才開(kāi)始“清零”是不對(duì)的，由于夾具在夾緊試樣時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)初始力，把初始力清零就會(huì)直接影響試驗(yàn)力的結(jié)果。

1.2.2 引伸計(jì)的標(biāo)定和零位控制

對(duì)引伸計(jì)的標(biāo)定：必須將引伸計(jì)的線端連接到測(cè)量系統(tǒng)中，將引伸計(jì)裝夾到變形標(biāo)準(zhǔn)器上，調(diào)整測(cè)量系統(tǒng)平衡后，轉(zhuǎn)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)器的刻度盤使精密螺桿移動(dòng)，進(jìn)行標(biāo)定。可見(jiàn)，引伸計(jì)的標(biāo)定是一個(gè)精密的操作，而不能采用游標(biāo)卡尺來(lái)標(biāo)定，也不能把引伸計(jì)拿去送檢。

引伸計(jì)的零位控制：對(duì)于需使用引伸計(jì)的試驗(yàn)，試樣在上、下夾具都夾緊后，必須對(duì)產(chǎn)生的初始力進(jìn)行消除，然后把引伸計(jì)用橡皮筋綁在試樣上，使兩刀刃垂直接觸試樣，并使引伸計(jì)的墊片緊密卡在兩力臂與標(biāo)距桿之間后才開(kāi)始“清零”，取下墊片，保證力臂與標(biāo)距桿之間保持0.5mm的間隙，這樣，引伸計(jì)夾持的標(biāo)距才是在試樣自由狀態(tài)下的原始標(biāo)距，然后才能進(jìn)入試驗(yàn)。

1.2.3 位移的標(biāo)定和零位控制

位移清零后必須保持零位值不變。有的試驗(yàn)機(jī)在位移清零后會(huì)向一個(gè)方向飄移，位移零位可以通過(guò)位移控制器來(lái)調(diào)整，若仍然不能解決問(wèn)題，可能是位移的中位出了偏移，必須請(qǐng)計(jì)量部門或廠家來(lái)標(biāo)定，保證位移零位的穩(wěn)定性。否則，位移控制的試驗(yàn)就會(huì)有偏差。

1.3 速率選擇與控制

GB/T228.1-2010標(biāo)準(zhǔn)的速率控制方法有三種：方法A（應(yīng)變速率控制和橫梁位移控制）與方法B（應(yīng)力控制），采用不同速率控制方法對(duì)試驗(yàn)結(jié)果會(huì)有直接的影響。為此，筆者對(duì)同一根鋼筋截取9支試樣，3支采用速率為20MPa/s的應(yīng)力控制；3支采用30MPa/s的應(yīng)力控制；3支在彈性階段和屈服階段采用速率為3mm/min的橫梁位移控制，屈服后采用60mm/min的速率分別進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表1。

表1

由表1可知，不同速率控制方法和同一控制方法不同速率大小測(cè)得的下屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度都存在著差異，因此，拉伸試驗(yàn)速率控制方法和速率大小影響著試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，對(duì)于不同性質(zhì)的材料應(yīng)選擇合適的控制方法進(jìn)行試驗(yàn)，速率的控制必須符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

1.4 夾持要求

不同形狀的試樣必須選擇與之相匹配的夾具；夾具必須有足夠的夾持力夾緊試樣；試樣的夾持必須保持垂直方向，不能傾斜，可以制作一個(gè)垂直直角附件，裝夾時(shí)比靠試樣看是否處于垂直方向，也可以單手捏著試樣的一端讓試樣處于自由垂直狀態(tài)，看是否與夾具面垂直；試樣夾持部分至少要為夾具面長(zhǎng)度的3/4；所有的這些要求都是為了防止試樣在拉伸過(guò)程中發(fā)生打滑，以求獲得準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1.5 試驗(yàn)打滑的數(shù)據(jù)處理

進(jìn)行拉伸試驗(yàn)總免不了會(huì)出現(xiàn)打滑，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有影響的拉伸試驗(yàn)，在進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí)必須對(duì)拉伸試驗(yàn)曲線圖做到全過(guò)程的跟蹤，對(duì)于試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的打滑點(diǎn)必須記住，并做好試驗(yàn)后數(shù)據(jù)的處理。比如拉伸試驗(yàn)要求測(cè)定下屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度等指標(biāo)，打滑點(diǎn)對(duì)抗拉強(qiáng)度的測(cè)定沒(méi)影響，但對(duì)下屈服強(qiáng)度的測(cè)定就會(huì)影響很大，若計(jì)算機(jī)把打滑點(diǎn)當(dāng)作了下屈服強(qiáng)度，試驗(yàn)后就必須對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，即把拉伸試驗(yàn)曲線圖形放大，一定要確認(rèn)計(jì)算機(jī)把打滑點(diǎn)錯(cuò)當(dāng)成了下屈服強(qiáng)度后才能去掉打滑點(diǎn)，再?gòu)那€圖形上的屈服階段中重新找到不計(jì)初始瞬時(shí)效應(yīng)后的最低點(diǎn)作為下屈服強(qiáng)度，并在檢驗(yàn)報(bào)告中對(duì)進(jìn)行處理的數(shù)據(jù)予以說(shuō)明。

2 結(jié)語(yǔ)

筆者著重分析探討了試樣制備，儀器設(shè)備要求，速率選擇與控制、夾持要求、試驗(yàn)打滑的數(shù)據(jù)處理等因素對(duì)拉伸試驗(yàn)結(jié)果的影響，其他的如溫度、量具、數(shù)據(jù)修約等也會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，試驗(yàn)人員在檢驗(yàn)工作中必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)的要求，規(guī)范操作，對(duì)檢測(cè)過(guò)程的各個(gè)影響因素環(huán)節(jié)進(jìn)行全面的控制，才能獲得準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，把檢測(cè)工作做好。

[1]GB/T228.1-2010 金屬材料拉伸試驗(yàn) 第1部分：室溫試驗(yàn)方法，中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局[S].2011.

[2]GB/T2975-1998 鋼及鋼產(chǎn)品力學(xué)性能試驗(yàn)取樣位置及試樣制備，國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督技術(shù)監(jiān)督局[S].1999.