金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)結(jié)果影響因素分析

孫冠軍

摘 要： 本文分析了影響金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)結(jié)果的主要因素，并提出了如何降低檢測(cè)過程當(dāng)中存在的影響因素，從而進(jìn)一步提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞： 金屬材料；拉伸；檢測(cè)

力學(xué)性能是金屬材料的重要性能指標(biāo)，金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)是獲取力學(xué)性能指標(biāo)最常用、最基本的手段，廣泛應(yīng)用于棒、板、帶、管、型和絲材等冶金產(chǎn)品的檢驗(yàn)及質(zhì)量評(píng)估。影響金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)結(jié)果的因素主要有以下幾個(gè)方面：

1.試樣制作的影響

在切取樣坯時(shí)應(yīng)預(yù)防受熱、變形以及加工硬化等特點(diǎn)從而影響到力學(xué)性能。在機(jī)加工試樣時(shí)，可以通過把受熱或者冷加工的硬化部分去除掉，從而避免影響要測(cè)定的性能。把樣坯機(jī)加工為試樣，主要是通過車、銑、刨、磨等幾個(gè)步驟加工而成的。試樣的表面粗糙度對(duì)屈服點(diǎn)也有影響，尤其對(duì)塑性較差的金屬材料，有使屈服點(diǎn)降低的趨勢(shì)。

2. 測(cè)試儀器和設(shè)備的影響

對(duì)于尺寸測(cè)量的儀器以及量具在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，其準(zhǔn)確度必須要達(dá)到測(cè)量的要求標(biāo)準(zhǔn)。尺寸測(cè)量主要是對(duì)原始的橫截面尺寸以及對(duì)斷后的橫截面尺寸、原始標(biāo)距和斷后標(biāo)距等，而分辨力也是對(duì)其影響是否準(zhǔn)確的重要條件之一，所以，應(yīng)用的量具和儀器必須要根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量檢測(cè)部門通過后方使用。

拉伸試驗(yàn)設(shè)備主要包括試驗(yàn)機(jī)和引伸計(jì)。試驗(yàn)機(jī)是對(duì)試樣施加變形力并測(cè)定所施加力的系統(tǒng)，引伸計(jì)是測(cè)定延伸（或位移）的系統(tǒng)，它們的準(zhǔn)確度直接影響試驗(yàn)的結(jié)果。因此，試驗(yàn)機(jī)和引伸計(jì)必須經(jīng)檢定合格，且在有效期內(nèi)才可使用。試驗(yàn)機(jī)的加載同軸度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果也會(huì)產(chǎn)生影響，加載同軸度是指試驗(yàn)機(jī)兩夾頭軸線與試樣軸線不重合的程度，如果夾力軸線與試樣軸線有偏離，會(huì)使試樣承受附加的彎曲應(yīng)力，而影響拉伸曲線彈性直線段的線性，在彈性直線段出現(xiàn)非線性彎曲，使具有明顯屈服狀態(tài)的材料變得不明顯，影響拉伸性能的測(cè)定。

3. 夾具及試樣裝夾的影響

在一般情況下，我們會(huì)通過夾持的方法對(duì)試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。如果夾具與試樣形狀不匹配或夾具的表面外型花紋形狀不適宜，會(huì)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(duì)滑動(dòng)，從而影響拉伸結(jié)果。此外，如果夾持傾斜，傾斜試樣受拉伸力時(shí)會(huì)導(dǎo)致力的分解，影響試驗(yàn)結(jié)果。

4. 試驗(yàn)溫度的影響

一般的金屬材料會(huì)隨著溫度不斷的升高，而測(cè)量的強(qiáng)度指標(biāo)則會(huì)出現(xiàn)下降，而溫度所造成的影響則可以不用計(jì)算，但應(yīng)用高精度荷載的傳感器時(shí)，對(duì)于特殊材料，就必須要考慮到是否受到了溫度的影響，應(yīng)及時(shí)修正。

5.拉伸速率的影響

由于拉伸速率是作為在拉伸試驗(yàn)當(dāng)中必須要控制的一個(gè)參數(shù)，所以拉伸的速率就會(huì)影響到金屬材料的應(yīng)力。材料的屈服點(diǎn)隨加載速率的增大而提高，室溫條件下，拉伸速率對(duì)強(qiáng)度較高的金屬材料的最大拉伸強(qiáng)度影響不明顯，而對(duì)強(qiáng)度較低，并且塑性較好的材料對(duì)其的影響就是非常大。

6. 人為因素的影響

在拉伸試樣時(shí)必須要按照直徑的大小來選擇外徑的千分尺以及游標(biāo)卡尺等。一旦應(yīng)用的測(cè)量方法不夠精準(zhǔn)，如當(dāng)量具的測(cè)量面和試樣軸線出現(xiàn)傾斜時(shí)，所測(cè)量得到的結(jié)果就是d1>d0，會(huì)影響到人為的尺寸測(cè)量偏大，強(qiáng)度測(cè)試出現(xiàn)偏低的測(cè)量結(jié)果。此外，如果把數(shù)據(jù)看錯(cuò)，例如把外徑千分尺看錯(cuò)0.5mm，因?yàn)橥鈴角Х殖邷y(cè)量同一圈就0.5mm，如果不注意的話就很容易看錯(cuò)一圈，所測(cè)量的結(jié)果出現(xiàn)不準(zhǔn)確的現(xiàn)象。

在一般情況下，如果操作的技術(shù)以及在主觀因素下出現(xiàn)不同情況時(shí)，則會(huì)給測(cè)量的結(jié)果造成一定的誤差。在相同條件下，不同人員進(jìn)行拉伸試驗(yàn)操作，試驗(yàn)結(jié)果也或多或少的存在差異。

結(jié)論：

通過以上分析可以發(fā)現(xiàn)，影響金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)結(jié)果的因素比較多。在實(shí)際檢測(cè)工作中，應(yīng)正確認(rèn)識(shí)這些因素對(duì)拉伸試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo)和塑性指標(biāo)的影響傾向，試驗(yàn)前選擇正確的取樣部位和取樣方向，加工成具有規(guī)定橫截面形狀和尺寸的試樣，避免樣坯和試樣制備過程中加工硬化和熱影響，提高試樣的加工精度，選用檢定合格的測(cè)量儀器和設(shè)備，采用適宜的夾持方法與拉伸速率，試驗(yàn)中精心操作，試驗(yàn)后認(rèn)真分析，這樣才能有效地提高拉伸試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度，使實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)水平處于同行業(yè)領(lǐng)先地位。

參考文獻(xiàn)：

[1]熊麗霞，吳慶華.材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].北京：科學(xué)出版社，2006.

[2]GB/T228.1-2010金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法.

[3]張卓，室溫拉伸試驗(yàn)過程中拉伸速率的控制[J].物理測(cè)試， 2006，（4）.