淺析金屬材料室溫拉伸試驗的影響因素

王嬋

摘要：力學(xué)性能是反映金屬材料使用性能的一個很重要指標(biāo)，金屬材料的室溫拉伸試驗是檢驗其力學(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;影響因素

引言：

金屬材料在室溫條件下進(jìn)行拉伸試驗的結(jié)果準(zhǔn)確度會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結(jié)果的準(zhǔn)確性。首先要保障拉伸試驗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)的室溫拉伸試驗就是采用與國際標(biāo)準(zhǔn)等效的實驗方式，該標(biāo)準(zhǔn)使拉伸實驗的方法得到了統(tǒng)一，使冶金行業(yè)的產(chǎn)品走向了國際競爭市場。

1.金屬材料室溫拉伸試驗的方法

金屬材料在受力之后會產(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，直到測量出試驗所需的一項或者是幾項力學(xué)性能，一般的情況下，會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金屬材料進(jìn)行拉伸實驗時，通常需要獲取的參數(shù)有強度包括抗拉伸強度以及屈服強度等、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的影響因素分析

試樣對試驗的影響

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

測試儀器和設(shè)備對試驗的影響

在使用尺寸測量儀器以及量具對試件進(jìn)行測量時，其準(zhǔn)確度必須要達(dá)到測量所要求的標(biāo)準(zhǔn)。尺寸測量主要是對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)行測量，分辨力也是影響試驗結(jié)果準(zhǔn)確性的一個關(guān)鍵因素，因此試驗過程中所使用的量具以及儀器等都需要符合國家計量檢測部門的要求。

拉伸試驗所使用的設(shè)主要有試驗機與引伸計兩種，試驗機主要是對試件施加拉伸力并對施加的拉伸力進(jìn)行計量的一個設(shè)備，而引伸計是測定實驗延伸或者是位移參數(shù)的一個設(shè)備，該設(shè)備測量的精確度會對試驗的結(jié)果產(chǎn)生直接的干擾。因此試驗過程中使用的試驗機設(shè)備已引伸計設(shè)備必須要是通過檢驗并且合格的設(shè)備，而且不能超過使用的有效期限。試驗機的加載同軸度參數(shù)對于實驗結(jié)果也是會產(chǎn)生一定干擾的，加載的同軸度也就是指試驗機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，那么就會導(dǎo)致試件承受附加的彎曲應(yīng)力，對拉伸曲線彈性直線段的線性會產(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，對試件拉伸性能的測試也會產(chǎn)生一定的影響。

夾具以及試樣裝夾對試驗的影響

通常，我們會使用夾持的方式來對金屬試樣進(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)致在對試件進(jìn)行拉伸操作時，夾具與試件之間出現(xiàn)相對滑動的現(xiàn)象，導(dǎo)致拉伸試驗的結(jié)果受到影響。除此之外，如果夾具夾持出現(xiàn)了傾斜，那么就會導(dǎo)致試件在受到拉伸力時，其力會得到分解，對試驗的結(jié)果產(chǎn)生極大影響。

試驗溫度對試驗的影響

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

拉伸速率對試驗的影響

拉伸的速度是拉伸試驗過程中必須要引起重視的一個參數(shù)，拉伸的速度會對金屬材料的應(yīng)力產(chǎn)生極大的影響。材料的屈服點也會隨著拉伸速度的加快而提升，在室溫環(huán)境之下，拉伸速度對于強度指標(biāo)較高的金屬材料而言，并不會有太大的影響，而對于強度指標(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。

人為因素對試驗的影響

在拉伸試樣時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)用的測量方法不夠精準(zhǔn)，如當(dāng)量具的測量面和試樣軸線出現(xiàn)傾斜時，所測量得到的結(jié)果就是d1>d0，會影響到人為的尺寸測量偏大，強度測試出現(xiàn)偏低的測量結(jié)果。此外，如果把數(shù)據(jù)看錯，例如把外徑千分尺看錯0.5mm，因為外徑千分尺測量同一圈就0.5mm，如果不注意的話就很容易看錯一圈，所測量的結(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結(jié)果的因素比較多。在實際檢測工作中，應(yīng)正確認(rèn)識這些因素對拉伸試驗強度指標(biāo)和塑性指標(biāo)的影響傾向，試驗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。

參考文獻(xiàn)

[1]榮健，李晶，呂海青，陳學(xué)勝.金屬材料拉伸試驗影響因素及應(yīng)對措施[J].冶金與材料，2019，39（05）：46+48.

[2]張文杰.金屬材料拉伸試驗影響因素及應(yīng)對措施[J].鑄造設(shè)備與工藝，2019（04）：43-47.

[3]張文杰. 金屬材料拉伸試驗影響因素及應(yīng)對措施[A]. 中國機械工程學(xué)會、鑄造行業(yè)生產(chǎn)力促進(jìn)中心.2018中國鑄造活動周論文集[C].中國機械工程學(xué)會、鑄造行業(yè)生產(chǎn)力促進(jìn)中心：中國機械工程學(xué)會鑄造分會，2018：6.

[4]李軍.金屬材料拉伸試驗檢測結(jié)果的主要影響因素分析[J].冶金與材料，2018，38（01）：20-21.

[5]丘先堂，張雪莉，余雷.研究分析金屬材料拉伸試驗檢測結(jié)果的影響因素[J].冶金與材料，2017，37（05）：33-34.

（湖北工程職業(yè)學(xué)院）