影响金属材料拉伸试验检测结果的主要因素分析

影响金属材料拉伸试验检测结果的主要因素分析

作者：邱继亮

来源：《科技资讯》2011年第35期

摘要：在金属材料拉伸试验过程中，需要进行一系列的操作，受到多种因素影响。首先需要明确有哪些影响因素，对这些影响因素的原因进行分析，并据此制定有关规程，严格控制试验操作过程，如此才能够获得精确的检测结果。评定与检测金属材料质量时通常采取金属力学性能试验，其中的金属材料拉伸试验具有非常广泛的应用范围。对于金属材料而言，拉伸性能是其在研制、检验以及生产过程当中需要重点检测的项目之一，检测过程中所得出的塑性性能指标以及各项强度指标均是体现金属材料性能的关键参数。但是实验过程中影响检测结果数值真实性和准确性的因素有很多。在本文中，重点论述了影响金属材料拉伸试验检测结果的主要因素。

关键词：金属材料；拉伸试验；检测结果；影响因素

中图分类号：TG115 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2011)12(B)-0000-00 1 概述

进行金属拉伸试验时常常需要采用金属拉伸试验装置。该装置主要由主机框架、三路传感器、液压集成块、液压油油源以及计算机等五个关键部分构成。在拉伸试验过程中，计算机根据试验参数，会利用数字阀门将液压油从油源输送到主机架油缸当中，进行利用液压作用力对金属材料进行拉伸。与此同时，计算机显示屏上面会同步显示金属材料拉伸的各项数据，例如应力、应变、位移等等。试验人员只需要根据需要转变控制模式便能够得到相应的试验数据。 金属材料拉伸试验的方法如下：在金属拉伸试验装置中放入准备试验的金属试样，同时利用计算机设置一定的拉伸速率，此时金属拉伸装置会给金属试样施加平均的拉伸力，通常需要到金属材料被拉断之后试验停止。试验过程中所测量出来的塑性性能指标和强度指标均是非常重要的力学性能参数。其中塑性性能指标主要包括断面收缩率与断后伸长率，强度指标主要包括屈服强度与抗拉强度。通过以上性能指标，基本上能够了解该金属材料的力学性能。 但是需要注意的是，在金属材料拉伸试验过程中，需要进行一系列的操作，且操作过程容易受到多种因素影响。首先需要明确有哪些影响因素，对这些影响因素的原因进行分析，并据此制定有关规程，严格控制试验操作过程，如此才能够获得精确的检测结果。对于金属材料而言，拉伸性能是其在研制、检验以及生产过程当中需要重点检测的项目之一，检测过程中所得

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出的塑性性能指标（即断面收缩率与断后伸长率）以及各项强度指标（即屈服强度与抗拉强度）均是体现金属材料性能的关键参数。但是实验过程中影响检测结果数值真实性和准确性的因素有很多，了解这些因素便非常重要。本文就此展开论述。

2 金属材料拉伸试验检测结果的若干影响因素 2.1 取样方向和试样制备方法

第一，取样方向。取样方向的差异会直接影响金属材料拉伸试验的断后伸长率、屈服强度以及抗拉强度等各项性能指标，特别是断后伸长率受到的影响更大。例如，如果采取横向取样，则依照有关标准，试验之后的断后伸长率则不能够达标。通常平行于轧制方向，则金属力学性能良好；反之，如果垂直于轧制方向，则金属力学性能则可能不达标。

第二，试样制备的方法。切取样坯时必须防止因受热、加工硬化及变形而影响其力学性能。切取样坯时应留有足够的机加工余量，一般应不少于钢材直径和厚度，但最小不少于20毫米，这样机加工试样时，可以把受热或冷加工硬化的部分完全去除掉，以免影响性能的测定[1]。从样坯机加工成试样，一般通过车、铣、刨、磨等机加工，但车削、切削和磨削的深度和走刀速度及润滑冷却均应适当，以防止发生因受热或冷加工硬化而影响材料的性能[2]。 2.2 测量仪器与试验设备

第一，测量仪器方面。尺寸测量仪和量具是在金属材料拉伸试验过程当中最为常用的测量仪器，要求这些测量仪器的精度必须符合试验要求。其中，对测量准确度影响最大的因素主要是量具分辨力；除此之外，测量时的压力值、量具砧面污染以及量具零点等因素也会试验时的数量测量精度产生影响。所以，在进行试验之前，必须要对各种测量仪器进行校验，同时保持量具的清洁干净。

第二，试验设备。试验机与引伸计是金属材料拉伸试验中常用的两种试验设备。其中，前者主要用来向试件施加作用力，同时测量作用力数值；后者主要用来进行位移或者延伸的测定。以上两种试验设备将会直接影响试验结果数值的准确信和真实性。所以，试验时必须要确保试验机与引伸计在检定合格的有效期之内。另外，需要注意的是，如果试样加偏、加歪、试样弯曲、不平直等都是引起受力不同轴的因素，进而影响测量结果。 2.3 试验环境温度

某些金属材料具有很高的温度敏感性，即便是普通的金属材料，如果试验温度相差过大，也有可能导致试验测量结果的不一致。通常情况下，温度越高，则金属材料的强度性能指标则

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越低，同时塑性性能指标越高。所以，如果金属材料对温度敏感，则需要利用温度系数进行修正。对于常规试验而言，试验时的环境温度应该控制在10摄氏度至35摄氏度之间。在该环境温度下，如果采用高精度传感器或者金属材料特殊，则需要认真考虑温度因素，如果需要，则应该进行必要的修正。 2.4 人为因素

第一，夹持具选择、试样夹持的影响。夹持具选择、试样夹持和引伸计的装卸不正确会影响测试结果。夹持具与试验的试样形状不匹配和夹具的表面外型花纹形状不适宜，会造成夹具和试样间不能形成足够的夹持面积，静摩擦力不够，导致拉伸过程中夹具和试样产生相对滑动，从而影响了拉伸结果[3]。

第二，夹持方法。试样的夹持方法对拉伸试验能否成功至关重要，如果试样夹不住必然会导致试验无法进行，如果夹持方法不合理，还易引起试样打滑或断在钳口内，导致试验数据不准确或试验数据偏低[4]。

第三，拉伸速率。拉伸速率是拉伸过程中必须控制的参数，拉伸速率直接影响金属材料的应力-应变关系。不同材料对速度的敏感程度不同，拉伸速率对不同的材料的影响大小不一样，对强度低、塑性好的材料影响要大[5]。 参考文献

[1] 杨专钊，李云龙，邓波，李记科，王长安，张鸿博，严长亮，党民，杜伟. 管线钢拉伸试验中异常屈服强度研究与分析[J]. 焊管，2009，(04)：147-148.

[2] 王俊，王玉玲. 金属材料规定非比例延伸强度测量结果不确定度评定[J]. 理化检验(物理分册)，2010，(09):149-151.

[3] 田冀锋，刘小蛮，张永建. 测试方法对测定金属材料屈服强度的影响及分析[J]. 实验室科学，2010，(04) :155-156.

[4] 吴益文，华沂，张霁菁，胥成民. 冷轧不锈钢板规定非比例延伸强度R_(p0.2)测量结果的不确定度的评定[J]. 物理测试，2008，(01)：58-59.

[5] 吴长忠，迟清，陶立英，吴明清. 金属材料拉伸试验中断面收缩率的间接测量方法[J]. 试验技术与试验机，2005，(Z1):244-245.

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