拉伸試驗是金屬力學(xué)性能試驗中較常見的試驗，相同的材料通過不同的拉伸試驗過程測量結(jié)果不一定相同。都有哪些因素在影響拉伸試驗?zāi)?
1：取樣部位和方法
材料中因成分、組織、機構(gòu)、缺陷加工變形等分布不均，使得同一批甚至同一產(chǎn)品不同部位出現(xiàn)差異，因此在切取樣品時，應(yīng)嚴格按照GB/T-228附錄中的規(guī)定執(zhí)行。
拉伸試樣三維圖
2：試驗設(shè)備
試驗設(shè)備直接影響結(jié)果數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和真實性，因此實驗時必須要保證試驗機在檢定的有效期內(nèi)。如圖，為WDW-50 萬能試驗機，設(shè)備定期進行校驗和送檢。
微機控制電子萬能試驗機
3：試驗環(huán)境的影響
試驗環(huán)境主要包括環(huán)境溫度、夾持器具選擇的影響等。
球面支座夾頭
4：試驗方法的選擇
試驗方法主要包括夾持方法、拉伸速率，拉伸橫截面積以及式樣尺寸的測量方法，在選擇測量式樣的尺寸時，宜選用外徑千分尺、游標(biāo)卡尺或矩形樣用游標(biāo)卡尺。
此外，由于主觀因素和操作技巧的不同，也會對測量結(jié)果帶來誤差。因此，檢驗人員應(yīng)通過嚴格的培訓(xùn)并按照GB/T 228 標(biāo)準(zhǔn)的方法進行試驗。
5：一些基礎(chǔ)性問題
對于大多數(shù)金屬材料，在彈性變形區(qū)域，應(yīng)力與應(yīng)變成比例，當(dāng)繼續(xù)增加應(yīng)力或應(yīng)變時，在某一點上，應(yīng)變將不再與施加的應(yīng)力成比例。
在這一點上，與鄰接的初始原子間的鍵合開始破裂并用一組新的原子進行改造。當(dāng)這種情況發(fā)生時，應(yīng)力被卸除后材料將不再恢復(fù)到原來的狀態(tài)，即變形是永久的和不可恢復(fù)的。這時材料進入塑性變形區(qū)（圖1）。
圖1 塑性變形示意圖
實際上，很難確定材料從彈性區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄詤^(qū)的確切點。如圖2，繪制了應(yīng)變?yōu)?.002的平行線。用該線截斷應(yīng)力-應(yīng)變曲線，將屈服的應(yīng)力確定為屈服強度。屈服強度等于發(fā)生明顯塑性變形的應(yīng)力。大多數(shù)材料并不均勻，也不是完美的理想材料，材料的屈服是一個過程，通常伴隨著加工硬化，所以不是一個具體的點。
圖2 應(yīng)力-應(yīng)變曲線
對于多數(shù)金屬材料應(yīng)力-應(yīng)變曲線看起來類似于圖3所示曲線。當(dāng)加載開始以后，應(yīng)力從零開始增加，應(yīng)變線性增加，直到材料發(fā)生屈服以后，曲線開始偏離線性。
繼續(xù)增加應(yīng)力，曲線達到較大值。較大值對應(yīng)抗拉強度，這是曲線的較大應(yīng)力值，由圖中的M表示。斷裂點是材料較終斷裂的點，由圖中的F表示。
圖3 工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線示意圖
典型的應(yīng)力-應(yīng)變測試裝置、測試樣品幾何形狀如圖4所示。在拉伸試驗期間，樣品被緩慢拉動，同時記錄長度和施加力的變化，記錄力-位移曲線，利用樣品原始長度、標(biāo)距長度和截面積等信息可以繪制應(yīng)力-應(yīng)變曲線。
圖4 應(yīng)力-應(yīng)變測試
對于可以發(fā)生拉伸塑性變形的材料，較常用的有兩類曲線：工程應(yīng)力-工程應(yīng)變曲線和真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線。它們的區(qū)別在于計算應(yīng)力時采用的面積不同，前者用樣品的初始面積，后者用拉伸過程中的實時橫截面積。因此，在應(yīng)力-應(yīng)變曲線上，真應(yīng)力一般比工程應(yīng)力高。
圖5 典型的拉伸曲線示意圖
圖6 多種真實金屬材料的真應(yīng)力真應(yīng)變曲線
較常見的拉伸曲線有兩種：其一，有明顯屈服點的拉伸曲線；其二，無明顯屈服點的拉伸曲線。屈服點代表金屬對起始塑性變形的抗力。這是工程技術(shù)上較為重要的力學(xué)性能指標(biāo)之一。
圖7 典型拉伸曲線，帶有形變硬化
|
