拉伸試驗(yàn)是金屬力學(xué)性能試驗(yàn)中較常見(jiàn)的試驗(yàn)，相同的材料通過(guò)不同的拉伸試驗(yàn)過(guò)程測(cè)量結(jié)果不一定相同。都有哪些因素在影響拉伸試驗(yàn)?zāi)?
1：取樣部位和方法
材料中因成分、組織、機(jī)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(shí)，應(yīng)嚴(yán)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(yàn)設(shè)備
試驗(yàn)設(shè)備直接影響結(jié)果數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和真實(shí)性，因此實(shí)驗(yàn)時(shí)必須要保證試驗(yàn)機(jī)在檢定的有效期內(nèi)。如圖，為WDW-50 萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，設(shè)備定期進(jìn)行校驗(yàn)和送檢。
微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)
3：試驗(yàn)環(huán)境的影響
試驗(yàn)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(yàn)方法的選擇
試驗(yàn)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(cè)量方法，在選擇測(cè)量式樣的尺寸時(shí)，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(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果帶來(lái)誤差。因此，檢驗(yàn)人員應(yīng)通過(guò)嚴(yán)格的培訓(xùn)并按照GB/T 228 標(biāo)準(zhǔn)的方法進(jìn)行試驗(yàn)。
5：一些基礎(chǔ)性問(wèn)題
對(duì)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(shí)，在某一點(diǎn)上，應(yīng)變將不再與施加的應(yīng)力成比例。
在這一點(diǎn)上，與鄰接的初始原子間的鍵合開(kāi)始破裂并用一組新的原子進(jìn)行改造。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，應(yīng)力被卸除后材料將不再恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，即變形是永久的和不可恢復(fù)的。這時(shí)材料進(jìn)入塑性變形區(qū)（圖1）。
圖1 塑性變形示意圖
實(shí)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(diǎn)。如圖2，繪制了應(yīng)變?yōu)?.002的平行線。用該線截?cái)鄳?yīng)力-應(yīng)變曲線，將屈服的應(yīng)力確定為屈服強(qiáng)度。屈服強(qiáng)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(gè)過(guò)程，通常伴隨著加工硬化，所以不是一個(gè)具體的點(diǎn)。
圖2 應(yīng)力-應(yīng)變曲線
對(duì)于多數(shù)金屬材料應(yīng)力-應(yīng)變曲線看起來(lái)類似于圖3所示曲線。當(dāng)加載開(kāi)始以后，應(yīng)力從零開(kāi)始增加，應(yīng)變線性增加，直到材料發(fā)生屈服以后，曲線開(kāi)始偏離線性。
繼續(xù)增加應(yīng)力，曲線達(dá)到較大值。較大值對(duì)應(yīng)抗拉強(qiáng)度，這是曲線的較大應(yīng)力值，由圖中的M表示。斷裂點(diǎn)是材料較終斷裂的點(diǎn)，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(cè)試裝置、測(cè)試樣品幾何形狀如圖4所示。在拉伸試驗(yàn)期間，樣品被緩慢拉動(dòng)，同時(shí)記錄長(zhǎng)度和施加力的變化，記錄力-位移曲線，利用樣品原始長(zhǎng)度、標(biāo)距長(zhǎng)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(cè)試
對(duì)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(jì)算應(yīng)力時(shí)采用的面積不同，前者用樣品的初始面積，后者用拉伸過(guò)程中的實(shí)時(shí)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(shí)金屬材料的真應(yīng)力真應(yīng)變曲線
較常見(jiàn)的拉伸曲線有兩種：其一，有明顯屈服點(diǎn)的拉伸曲線；其二，無(wú)明顯屈服點(diǎn)的拉伸曲線。屈服點(diǎn)代表金屬對(duì)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
|
