淺析金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)的影響因素

王嬋

摘要：力學(xué)性能是反映金屬材料使用性能的一個(gè)很重要指標(biāo)，金屬材料的室溫拉伸試驗(yàn)是檢驗(yàn)其力學(xué)性能指標(biāo)的常用手段，在板、帶、管、幫、型以及絲狀的金屬材料制品的檢驗(yàn)中得到了廣泛的使用，也常常被應(yīng)用與新產(chǎn)品的研發(fā)或是教學(xué)過程中。

關(guān)鍵詞：金屬材料;室溫;拉伸試驗(yàn);影響因素

引言：

金屬材料在室溫條件下進(jìn)行拉伸試驗(yàn)的結(jié)果準(zhǔn)確度會(huì)受到多種因素的影響，為了有效規(guī)避這些因素的干擾保障試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。首先要保障拉伸試驗(yàn)所使用的方式滿足標(biāo)準(zhǔn)化、國際化的要求，目前我國標(biāo)準(zhǔn)的室溫拉伸試驗(yàn)就是采用與國際標(biāo)準(zhǔn)等效的實(shí)驗(yàn)方式，該標(biāo)準(zhǔn)使拉伸實(shí)驗(yàn)的方法得到了統(tǒng)一，使冶金行業(yè)的產(chǎn)品走向了國際競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)。

1.金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)的方法

金屬材料在受力之后會(huì)產(chǎn)生各種各樣的物理反應(yīng)，所呈現(xiàn)出的反應(yīng)現(xiàn)象主要表現(xiàn)為彈力和非彈力，以及應(yīng)力或者應(yīng)變等特征。金屬材料的室溫拉伸試驗(yàn)也就是指在室溫條件下，將金屬試樣放置于夾具中，用一定得到速度通過夾具給金屬試樣施加拉伸力，直到測(cè)量出試驗(yàn)所需的一項(xiàng)或者是幾項(xiàng)力學(xué)性能，一般的情況下，會(huì)將金屬試樣拉伸至斷裂為止。生產(chǎn)企業(yè)與用戶以及第三方在對(duì)金屬材料進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)，通常需要獲取的參數(shù)有強(qiáng)度包括抗拉伸強(qiáng)度以及屈服強(qiáng)度等、塑性指標(biāo)比如試件斷裂之后拉伸的長度以及斷面的伸縮率等，這些參數(shù)也是反映該金屬材料力學(xué)性能的主要參數(shù)指標(biāo)。基本上都可以反映出金屬潮流的力學(xué)性能，同時(shí)也是判定該金屬材料性能水平的重要依據(jù)。

2.金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)的影響因素分析

試樣對(duì)試驗(yàn)的影響

在切取試樣毛坯件時(shí)，應(yīng)當(dāng)確保試件不會(huì)受到溫度干擾，出現(xiàn)變形或者加工硬化等現(xiàn)象，避免對(duì)其力學(xué)性能造成影響。在對(duì)試樣進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，可以減去受熱或者冷加工硬化的過程，避免對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，需要進(jìn)行樣品機(jī)械加工的材料作為試件材料，也就是通過車削、銑削、刨、磨等幾個(gè)加工步驟的試件。試件表面的粗糙程度也是會(huì)對(duì)材料的屈服點(diǎn)產(chǎn)生一定干擾的，尤其是對(duì)于塑性性能水平較差的試件材料而言，屈服點(diǎn)就會(huì)更低。

測(cè)試儀器和設(shè)備對(duì)試驗(yàn)的影響

在使用尺寸測(cè)量?jī)x器以及量具對(duì)試件進(jìn)行測(cè)量時(shí)，其準(zhǔn)確度必須要達(dá)到測(cè)量所要求的標(biāo)準(zhǔn)。尺寸測(cè)量主要是對(duì)試件原始截面的尺寸、斷裂后橫截面的尺寸數(shù)據(jù)，以及原始的標(biāo)準(zhǔn)距離以及斷后的標(biāo)準(zhǔn)距離進(jìn)行測(cè)量，分辨力也是影響試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的一個(gè)關(guān)鍵因素，因此試驗(yàn)過程中所使用的量具以及儀器等都需要符合國家計(jì)量檢測(cè)部門的要求。

拉伸試驗(yàn)所使用的設(shè)主要有試驗(yàn)機(jī)與引伸計(jì)兩種，試驗(yàn)機(jī)主要是對(duì)試件施加拉伸力并對(duì)施加的拉伸力進(jìn)行計(jì)量的一個(gè)設(shè)備，而引伸計(jì)是測(cè)定實(shí)驗(yàn)延伸或者是位移參數(shù)的一個(gè)設(shè)備，該設(shè)備測(cè)量的精確度會(huì)對(duì)試驗(yàn)的結(jié)果產(chǎn)生直接的干擾。因此試驗(yàn)過程中使用的試驗(yàn)機(jī)設(shè)備已引伸計(jì)設(shè)備必須要是通過檢驗(yàn)并且合格的設(shè)備，而且不能超過使用的有效期限。試驗(yàn)機(jī)的加載同軸度參數(shù)對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果也是會(huì)產(chǎn)生一定干擾的，加載的同軸度也就是指試驗(yàn)機(jī)兩邊的夾頭軸線與試樣的軸線偏離的程度，如果夾力軸線與試樣軸線有出現(xiàn)偏移，那么就會(huì)導(dǎo)致試件承受附加的彎曲應(yīng)力，對(duì)拉伸曲線彈性直線段的線性會(huì)產(chǎn)生一定的影響，導(dǎo)致彈性直線段出現(xiàn)非線性的彎曲現(xiàn)象，導(dǎo)致材料的屈服狀態(tài)變得不明顯，對(duì)試件拉伸性能的測(cè)試也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。

夾具以及試樣裝夾對(duì)試驗(yàn)的影響

通常，我們會(huì)使用夾持的方式來對(duì)金屬試樣進(jìn)行拉伸操作，如果夾具與試樣的形狀差異過大或是夾具的表面花紋形狀不合適，就會(huì)導(dǎo)致夾具與試樣之間無法形成足夠的夾持面積，沒有足夠的靜摩擦力，從而導(dǎo)致在對(duì)試件進(jìn)行拉伸操作時(shí)，夾具與試件之間出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)的現(xiàn)象，導(dǎo)致拉伸試驗(yàn)的結(jié)果受到影響。除此之外，如果夾具夾持出現(xiàn)了傾斜，那么就會(huì)導(dǎo)致試件在受到拉伸力時(shí)，其力會(huì)得到分解，對(duì)試驗(yàn)的結(jié)果產(chǎn)生極大影響。

試驗(yàn)溫度對(duì)試驗(yàn)的影響

一般來說，隨著溫度的升高，金屬材料的試驗(yàn)的強(qiáng)度指標(biāo)結(jié)果也會(huì)相應(yīng)降低，但是溫度對(duì)試驗(yàn)所造成的影響可以忽略不計(jì)，但是在使用高精度的荷載傳感器時(shí)，由于材料的特殊性，必須要考慮到溫度因素的影響，要及時(shí)對(duì)其作出調(diào)整。

拉伸速率對(duì)試驗(yàn)的影響

拉伸的速度是拉伸試驗(yàn)過程中必須要引起重視的一個(gè)參數(shù)，拉伸的速度會(huì)對(duì)金屬材料的應(yīng)力產(chǎn)生極大的影響。材料的屈服點(diǎn)也會(huì)隨著拉伸速度的加快而提升，在室溫環(huán)境之下，拉伸速度對(duì)于強(qiáng)度指標(biāo)較高的金屬材料而言，并不會(huì)有太大的影響，而對(duì)于強(qiáng)度指標(biāo)較低，并且塑性較好的金屬材料而且，所造成的影響是非常嚴(yán)重的。

人為因素對(duì)試驗(yàn)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。

結(jié)束語：

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。

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（湖北工程職業(yè)學(xué)院）