拉伸性能的测定.doc

拉伸性能的测定

一.准备工作
（一）测量原始截面积So
测量试样原始截面尺寸时，应按照表选取量具。根据所测得的试样尺寸，（厚度在0.1mm至小于3 mm准确到±2%，其它试样准确到±1%）计算横截面积So并至少保留4位有效数字或保留两位小数点。
量具或测量装置的分辩率
试样横截面尺寸 分辩率不大于
0.1～0.5 0.001
＞0.5～2.0 0.005
＞2.0～10.0 0.01
＞10.0 0.05
圆形截面试样应在试样工作段的两端及中间处两个相互垂直的方向上各测1次直径，取其算术平均值，先用3处测得横截面积的最小值。横截面积So按下式计算：

矩形截面试样应在试样工作段的两端及中间处测量其宽度和厚度，选用3处测得横截面积中的最小值。横截面积So按下式计算：

圆管纵向弧形试样在试样工作段的两端及中间处测量，选用3处测得横截面积中的最小值。有关标准或协议无规定时，横截面积So按下式计算：
当＜0.25 时
当＜0.17时
计算时，管外径D取标称值。
圆管截面试样应在管的一端两个相互垂直的方向各测1次外径，取其算术平均值。在同一管端圆周上相互垂直的方向测量4处管壁厚度，取其算术平均值。用平均外径和平均管壁厚度计算得到的横截面积作为标距内的原始横截面积。原始横截面积 So按下式计算：

（二）标记原始标距Lo
试样的原始标距所在位置一般应在平行长度居中对称的位置上。应采用不损伤试样或不影响试验结果的方法标记试样标距。例如采用打点机打的小冲点、细划线或细墨线等标记。标记应清晰，对于脆性试样，应可能采用不损伤表面的方法标记。比例试样的原始标距值，取计算结果最接近5mm或10mm的倍数，中间值向大的一方取值，标距的长度应精确到取值数值的±1%。
（三）选取试验机和引伸计
根据试样选取合适的夹持装置以及试验机合适的量程。一般是在量程80%左右。检定过的拉力试验机应满足1级或优于1级的准确度。引伸计标距应不小于试样标距的一半（即Le≥1/2Lo）。
（四）确定试验速率
如仅测定上屈服强度时试验时的弹性应力速率应在标准的表4规定的范围内尽可能保持恒定的速率如仅测定下屈服强度，平行长度屈服期间应变速率应在0.00025/s～0.0025/s范围内尽可能保持恒定。。当不能直接调节这一应变速率，允许调节屈服即将开始前的应力速率，不超过标准的表4规定的最大速率，直至屈服阶段完成之前不再改变试验机的控制。
若仅测定抗拉强度，在弹、塑性范围内，试样工作段的应变速率可达到0.008/s。
材料弹性模量E/（N/mm）
应力速率（N/mm）。s
最小
最大
＜150 000
2
20
≥150 000
6
60
二、拉伸性能的测定
（一）上、下屈服强度的测定
对有明显屈服现象的材料，应测定其上、下屈服强度；无明显屈服现象的材料，按要求（一般为0.2%）测定规定非比例延伸强度或规定残余延伸强度。
1、图示法，用记录装置绘制力-延伸曲线或者力-夹头拉移曲线（在加载速率恒定的情况下也可用力-时间曲线），曲线至少要记录到屈服阶段结束。在曲线上确定屈服阶段中力值首次下降前的最大力FeH——上屈服力；不计初始瞬时效应时的最小力FeL——下屈服力，屈服平台不变的力也记为FeL——下屈服力。用测得的上、下屈服力FeH、FeL除以试样原始截面So就可以得到上、下屈服强度。
上屈服强度= 下屈服强度

2.指针方法
采用指针方法测定上屈服强度和下屈服强度时，在试验测定中要注视试验机测力表盘指针的指示，按照定义判读上屈服力和下屈服力。当指针首次停止转动保持恒定的力即为下屈服力FeL；指针首次 回转前指示的最大力判为上屈服力FeH；当指针出现多次回转，则不考虑第1次回转，而取其余这些回转指示的最低力判为下屈服力FeL；当只有一次回转，则取回转的最低力判为下屈服力FeL。
对于上和下屈服强度位置判定的基本原则如下：
a) 屈服前的第1个峰值应力（第1个极大值应力）判为上屈服强度，不管其后的峰值应力比它大或比它小。
b) 屈服阶段中如呈现两个或两个以上的谷值应力，舍去第1个谷值应力（第1个极小值应力）不计，取其余谷值应力中之最小者判为下屈服强度。如只呈现1个下降谷，此谷值应力判为下屈服强度。
c) 屈服阶段中呈现屈服平台，平台应力判为下屈服强度；如呈现多个而且后者高于前者的屈服平台，判第1个平台应力为下屈服强度。
d) 正确的判定结果应是下屈服强度一定低于上屈服强度。
由图解方法或指针方法测得的上屈服力（FeH）和下屈服力（FeL）分别除以试样原始横截面积So即得到上屈服强度和下屈服强度。
(二)规定非比例延伸强度测定:
对于不同的材料，规定非比例延伸强度有不同的测定方法。除自动系统测定时可以不绘制拉伸图外，其余的测定方法均与力-延伸曲线有关。具体的测定方法有：常规平等线法、滞后环法、逐步逼近法。测定非比例延伸不小于0.2%的材料时，日常试验还可以采用力-夹头拉移曲线。引伸计标距应等于或小于试样查清距Lo，而大于或等于试样标距的一半（1/2Lo）。
1、常规平行线法 由载荷传感器、变形传感器检测到的力、伸长量经过测量放大电路处理后，用记录装置绘制成力-延伸曲线。在曲线图上，作一条与曲线的弹性直线段的距离为OC＝Leεp（其中，Le为引伸计的标距长度；εp为要测定的非比例延伸率），做出的直线与曲线的交截点所给出力即为所求规定非比例延伸强度的力值Fp，将它除以试样的原始截面积So，就得到规定的非比例延伸强度。
非比例延伸强度

常规平行线方法测定Rp0.2 曲线原点修正
2、滞后环法 有些金属材料（铜合金、铝合金等）的拉伸曲线没有明显的弹性直线段，无法用作平行线的方法来测定规定非比例延伸强度。在此情况下，可采用滞后环法。其核心是用滞后环顶点的连线来替代拉伸图中的弹性直线段。具体方法如下：对试样连续施力，超过预期规定的非比例延伸强度相应的力值后，将其卸载至上述所施力的10%左右，接着再加力并超过前次达到的力值。正常情况下，这一过程将给出一个滞后环曲线。通过环的两端点作一条直线作为基准线。从拉伸曲线的原点O起，在延伸上取OC＝Leεp,过C点作一直线与基准线平行，该直线与拉伸曲线的交截点即为规定非比例延伸强度所对应的力值Fp。同样由于很多因素的影响，曲线的原点可能需要修正。可以采各种方法修正曲线的原点。一般采用这样的方法：在曲线图上穿过其斜率最接近于滞后环斜率的弹性上升部分，划一条平行于滞后环所确定的直线的平行线，此平行线与延伸轴的交截点即为曲线的修正原点。其他方法，例如将弹性上升段的曲线趋势反向延伸与延伸轴交截，交截点作为修正原点。
滞后环法方法测定Rp0.2 卸力点超前情况测定Rp0.2
3、逐步逼近法 该方法也适用于明显弹性直线段金属可以采用本方法。该方法的实施步骤如下（以Fp为例）：作拉伸试验曲线，并且力值要超过预期估计的Fp值。从曲线上任取一点Ao作为Fp，用0.1Fp和0.5Fp与拉伸曲线的交点B1和D1作直线，以此直线为蕨线，从真实原点O起，截取OC＝Leεp段，过C点作基准线的平行线CA1交于A1，如果A1与Ao不重合，则以A1为新的Fp，再次实施以上的步骤，直至最后一次得到的交截点与前一次重合。最后一次所用的基线也可以作为测定其他规定非比例延伸强度的基准。

逐步逼近法方法测定Rp0.2 力-夹头位移测定Rp0.2 。
4、力-夹头位移方法
力-夹头位移方法适用于具有明显弹性直线段材料和规定非比例延伸率大于或等0.2%的规定非比例延伸强度的测定。此方法是通过记录的力-夹头位移曲线或采集力-夹头位移数据来测定非比例延伸强度。
试验时记录力-夹头位移曲线 或采集力-夹头位移数据，直至超过预期的规定非比例延伸强度。然后，经过夹头位移轴上等于εpLc的C点作平行于曲线的弹性直线段OA的平行线CB，交曲线 于B点，B点对应的力Fp为所求测的规定非比例延伸力。此力除以试样原始横截面积So便得到规定非比例延伸强度Rp。
日常试验中，采用力-夹头位移曲线测定0.2%以上的非比例延伸强度时，应注意引伸计的标距长度用试样工作段来代替（不是测量伸长率用的标距）。否则得不到正确结果。
测定规定非比例延伸强度时，应特别注意，不管在达到规定非比例延伸强度之前是否有高于它的力值出现，均以规定非比例延伸对应的力作为规定非比例延伸力值。
使用上述各种测量规定非比例延伸强度的方法时，要注意拉伸曲线的原点位置是否正确。如果原点的位置需要修正，可以采用以下的办法：①将拉伸曲线弹性段直线与延伸轴的交点作为修正后的原点；②在拉伸曲线上作一条切线，斜率等于滞后环两顶点所构成直线的斜率，此平行线与延伸轴的交点即为修正后的原点。
十、抗拉强度（Rm）的测定
从拉伸图上找出试验过程中的最大力值(对于有屈服的材料屈服阶段之前不计),或从测力盘上读取屈服阶段结束后试验过程中的最大力值Fm,将其除以试样截面积So即得到抗拉强度Rm.

抗拉强度Rm计算公式， 抗拉强度
（三）、断后伸长率（A）的测定

试验前，在试样的平行长度上居中标记试样标距Lo，准确到±1％。为了避免因断裂发生在规定的中间1/3Lo以外而造成试样报废，可以在标距内标出N个等分隔（N一般为10或5）。试验时塑性范围的应变速率不超过0.008/s，拉断后将断裂部分在断裂处配接在一起，使其轴线处于同一直线上并采取适当措施（例如通过螺丝施加压力）确保试样断裂部分适当接触，用分辨力优于0.1mm的量具或测量装置测量断后标距（Lu）,准确到±0.25mm。断后标距可选用下列方法之一测量。
(1)直测法 试样断裂处距离最近标距标记的距离等于或大于1/3Lo时或者断后伸长率大于或等于规定的最小值时，直接测量两标距标记间距离即为Lu。
(2) 移位法:如果试样拉断处到标距端点的距离小于1/3Lo,则根据原始标距内的小点数值，以试样拉断处为中心。向两侧数小标点数,直到其数值达到原始标距内的小标点数,断样较短的一须小标点数不足的部分由较长一段上的与拉断处对称位置的小标点数补足,测量上述所数的小标点数的距离Lu.

或
将测量得到的数值Lu减去试样原始标距Lo后,再除以试样原始标距Lo即得到断后伸长率A.
断后伸长率计算公式， 断后伸长率
（四）、断面收缩率（Z）的测定

将试样断裂部分仔细地配接在一起，使其轴线处于同一直线上。对于圆形横
截面试样，在缩颈最小处相互垂直的方向测量直径，准确到±1%，取其算术平均值计算最小横截面积Su；准确到±2%
对于矩形横截面试样，测量缩颈处的
最大宽度bu和最小厚度au，两者之乘
积为断后最小横截面积Su。原始横截面
积So与断后最小横截面积Su之差除以
原始横截面积So得到的百分比即；
即为断面收缩率Z。

圆形 横截面试样可以用