影响金属拉伸试验的因素

宋如义

【摘 要】金属拉伸试验是常温下检测金属材质的最广泛的方法。金属材料的拉伸性能主要取决于金属自身的化学成分还有组织结构。金属拉伸试验的指标和材料的应力速率和应变速率有关，因此相同的金属材料在不同的条件下试验结果也不完全相同，影响金属材质拉伸试验结果的因素还有测量仪器、夹持方法、周围温度及人员操作等。

【关键词】金属；拉伸试验；影响因素

0.前言

在六十年代，美国基础工程研究中就已经得出结论，金属材料的应力与加载时的应变率有着密切的关系。在近代材料研究中，表明一切固体都存在着流变现象，金属材料在屈服阶段，会呈现出粘弹性，材料的粘弹性还取决于时间和应变率。金属材料在一定的弹性范围内，其应力和应变成比例关系。金属的屈服强度分为上屈服强度和下屈服强度，程序编制过程中，采用比较指令获得屈服前的最大应力，屈服阶段会遍历每个采样点的值，不要初始瞬时效应的最小应力即可得到下屈服强度。延伸率的测量和计算的准确程度非常重要，因为这会涉及到试样断裂判断的准确程度，在金属拉伸试验中，通过反复试验，设定了一个科学的标准，即当载荷下降到试样所承受的最大载荷的百分之七十时，认为这样的金属试样易被拉断。金属材料的拉伸试验的影响因素取决于拉伸速率、测量仪器及设备、温度和工作人员操作水平，还有夹持方法等。

1.金属拉伸试验的结构原理

金属的拉伸试验系统主要由油源、液压集成块、主机架、三路传感器还有PC机等组成。液压油通过计算机控制的数字阀进入到主机架的油缸中，来实现对金属材料的拉伸试验。金属的拉伸试验的应变、应力、还有位移会在计算机屏幕上自动显示出来，并且由计算机按照试验标准对拉伸加载过程进行实时切换控制，以得到相关的金属试验标准指标。通常情况下，金属材质的拉伸有三种本构模式，一是低碳钢型，二是高碳钢型，这类金属材料没有明显的屈服阶段，对于高碳型材料，会产生0.2%的塑性应变时的应力作为其屈服指标，第三种模式是铸铁型，其在较小的拉伸应力下就会被拉断，屈服和颈缩现象全无，应变在拉断前很小，延伸也非常小，几乎小于5%。在满足要求的应力速率控制和应变速率的控制基础上，金属拉伸试验研究的重要内容就是实行实时控制方式的切换，还要考虑在试样未知时，能够智能的判断材料的本构模式。

2.影响金属拉伸试验的因素

2.1拉伸速率

在一些关于金属材料的室温拉伸试验中规定在弹性范围还有到达屈服强度时，试验机的夹头的分离速率要保持恒定，并且要保持在应力速率的范围内。在金属弹性变形阶段，金属的可变性非常小，而拉伸的载荷量迅速变大，这个时候的拉伸试验若是以横梁位移来控制，由于其速率太快会使整个弹性阶段很快过去。若只是测量下屈服强度，试验的平行长度屈服期间的应变速率要在每秒钟0.00025到0.0025之间，而且要尽最大努力使平行长度的应变速率保持在恒定值。在可塑的范围强度应变速率不能超过最大值，即每秒0.0025。应力速率和应变速率的切换中，尽量做到没有掉力和冲击力，这对于测试得出准确结果是非常重要的。

2.2试样要求

选择试样的性能、尺寸还有形状是取决于要被试验的金属材料的外形及性能的。在进行加工过程中，我们应提高试样的技术要求，使误差保持在很小的范围内，这个要求要落实到试样制作的各个环节上，首先从产品到压制坯或者是铸锭切取试样坯，再到试样制成，每个环节都要严格把关，这样才能保证试验的准确性。对于恒定横截面产品和铸造的试样可以不经过机械加工而直接进行试验应用。

2.3测量仪器及设备

测量仪器和设备的准确度会直接影响到金属拉伸试验的结果，所以对于试验的仪器一定要严格控制，试验中用到的量具、引伸计还有试验机都要经过鉴定合格后才能使用，在使用时还要注意看其有效期，过期的不得使用。还有试验机的加载同轴度也会对试验结果造成影响，夹头轴线和试样轴线如果有偏离，会使试样的承受额外的应力影响试验的准确性，试样的偏离、弯曲等都会影响试验结果。

2.4夹持方法

试验的每个环节对试验的结果都有一定的影响，所以试样的夹持方法对于金属拉伸试验非常重要。试样如果夹的不合理有可能会导致试样变形，试样若是夹不住，会出现试验中打滑的现象，这样试验也无法正常进行，还有若有试样夹持有些偏离也会影响试验数据的准确性。我们要把试样用上下夹头夹牢，不用有太大的动作，以免其有些微的移动偏离，还有严禁移动横梁处，在试验时，试验台要进行严格看护，避免产生不必要的麻烦，这些不可忽略的细节问题，对整个试验的成功进行同样重要。

2.5温度问题

在金属材料的拉伸试验的规定中试验温度要求在10到35摄氏度范围内进行，不同的金属拉伸所需的试验温度不同，工作人员要根据实际情况进行酌情处理。在温度度量的时候，注意多处取值，还要注意外在因素的影响，温度问题虽然是试验中的辅助因素，但是和试验中的其他步骤一样会影响试验结果，所以我们要认真对待。

2.6工作人员

金属拉伸试验的工作中，作为相关操作的工作人员必须要有专业的职业技能，并且获得国家技能认证，还要具有良好的职业操守，避免个人太多主观因素而影响到整个试验的结果。工作人员要严格要求自己，对试样的标尺、形状的都要仔细测量以取样。工作人员还要注意试验现场的秩序问题，固定好的试样不要让其他人去接近，整个试验中工作人员任务艰巨，承担着非常重大的责任。

3.结束语

金属拉伸的试验是常温下检测金属材质的有效手段，在进行金属拉伸试验时要注意到一些因素，如拉伸速率，测量的仪器设备还有工作人员的专业水准等，本来金属拉伸试验就是一个谨慎精确的工作，所以要对起实施过程严格把关，除了一些技术上的措施外还要考虑外界的影响因素，比如说试验的室温要控制在要求范围内，这些辅助因素也都制约着试验的结果，拉伸试验的试样是根据要测量的材料进行选取的，对于试样等辅助材料也要严格挑选，，使其能满足技术要求，有助于试验成功完成。

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