金属拉伸试验由加力到断裂分为哪几个阶段

2024年11月19日 15:36

有2个网友回答

网友（1）：

大致可分为四个阶段：
（1）弹性阶段oa：这一阶段试样的变形完全是弹性的，全部写出荷载后，试样将恢复其原长。此阶段内可以测定材料的弹性模量E。
（2）屈服阶段bc：试样的伸长量急剧地增加，而万能试验机上的荷载读数却在很小范围内波动。如果略去这种荷载读数的微小波动不计，这一阶段在拉伸图上可用水平线段来表示。若试样经过抛光，则在试样表面将看到大约与轴线成45°方向的条纹，称为滑移线。
（3）强化阶段ce 试样经过屈服阶段后，若要使其继续伸长，由于材料在塑性变形过程中不断强化，故试样中抗力不断增长。（
4）颈缩阶段和断裂ef:试样伸长到一定程度后，荷载读数反而逐渐降低。此时可以看到试样某一段内横截面面积显著地收缩，出现“颈缩”的现象，一直到试样被拉断。

网友（2）：

金属拉伸试验方法 GB 228-87

本标准规定金属常温拉伸试验方法，用以测定本标准所规定的一项或几项力学性能。

本标准参照国际标准ISO6892—84《金属材料——拉伸试验》修订。

1 原理

试验系用拉伸力将试样拉伸，一般拉至断裂以便测定力学性能。

2 定义

2．1 平行长度(Lc)：试样两头部或两夹持部分(不带头试样)之间的平行长度。

2．2 试样标距：拉伸试验过程中用以测量试样伸长的两标记间的长度。

2．2．1 原始标距(L0)：试验前的标距。

2．2．2 断后标距(L1)：试样拉断后，断裂部分在断裂处对接在一起，使其轴线位于同一直线上时的标距。

2．3 引伸计标距(Le)：用引伸计测量试样伸长所使用试样部分的长度(此长度可以不等于Le，但应大于b0,d0或D。，小于平行长度Lc)。

2．4 应力：试验过程中的力除以试样原始横截面积的商。

2．5 规定非比例伸长应力(σp)：试样标距部分的非比例伸长达到规定的原始标距百分比时的应力。表示此应力的符号应附以角注说明，例如σp0.01,σp0.05,σp0.02等分别表示规定非比例伸长率为0．01％、0．05％和0．2％时的应力。

2．6 规定总伸长应力(σ1)：试样标距部分的总伸长(弹性伸长加塑性伸长)达到规定的原始标距百分比时的应力。表示此应力的符号应附以角注说明，例如 σt0.5表示规定总伸长率为0．5％时的应力。

2．7 规定残余伸长应力(σr)：试样卸除拉伸力后，其标距部分的残余伸长达到规定的原始标距百分比时的应力。表示此应力的符号应附以角注说明，例如σr0.2表示规定残余伸长率为0．2％时的应力。

2．8 屈服点(σa)：呈现屈服现象的金属材料，试样在试验过程中力不增加(保持恒定)仍能继续伸长时的应力。如力发生下降，应区分上、下屈服点。

2．8．1 上屈服点(σsu)：试样发生屈服而力首次下降前的最大应力。

2．8．2 下屈服点(σsl)：当不计初始瞬时效应时屈服阶段中的最小应力。

2．9 抗拉强度(σb)：试样拉断过程中最大力所对应的应力。

2．10 屈服点伸长率(δ5)：试样从屈服开始至屈服阶段结束(加工硬化开始)之间标距的伸长与原始标距的百分比。

2．11 最大力下的伸长率：试样拉到最大力时标距的伸长与原始标距的百分比。应区分最大力下的总伸长率(δg1)和非比例伸长率(δg)。

2．12 断后伸长率(δ)：试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比。

2．13 断面收缩率(ψ)：试样拉断后，缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。

3 符号、名称和单位

符号、名称和单位列于表1。

表1

符号
名称
单位

a0
矩形、弧形试样或管壁的原始厚度

mm

a1
矩形试样拉断后缩颈处的最小厚度

b0
矩形或弧形试样平行长度部分的原始宽度

b1
矩形试样拉断后缩颈处的最大宽度

d0
圆形试样平行长度部分的原始直径

d1
圆形试样拉断后缩颈处的最小直径

D0
圆管试样原始外直径

Lc
试样平行长度

L0
试样原始标距

L1
试样拉断后的标距

Le
引伸计标距

L
试样总长度

S0
试样平行长度部分的原始横截面积
Mm2

S1
试样拉断后缩颈处的最小横截面积

Fv

规定非比例伸长力(试验记录或报告中应附以所测应力的角注例如：Fp0.01,Fp0.05,Fp0.02等)

规定总伸长力(试验记录或报告中应附以所测应力的角注．

例如：Et0.5)

规定残余伸长力(试验记录或报告中应附以所测应力的角注．

例如Fv0.2)

屈服力

上屈服力

下屈服力

最大力

线材打结拉伸力

N

Ft

Fr

F5

Fsu

FsL

Fb

FJ

σp
规定非比例伸长应力

N／mm2

σt
规定总伸长应力

σr
规定残余伸长应力

σs
屈服点

σsu
上屈服点

σsL
下屈服点

σb
抗拉强度

δ5
屈服点伸长率

％

δgl
最大力下的总伸长率

δg
最大力下的非比例伸长率

δ
断后伸长率

εp
规定非比例伸长率

εt
规定总伸长率

εv
规定残余伸长率

ψ
断面收缩率

m

试样质量
g

ρ
试样密度
g／cm3

π
圆周率(至少取三位有效数字)

n
伸长或位移放大倍数

注：1N／mm2=1Mpa

4 试样

按GB 6397-86《金属拉伸试验试样》执行。

5 试样尺寸的测量

5．1 试样原始横截面积的测定

5．1．1 圆形试样横截面直径应在标距的两端及中间处两个相互垂直的方向上各测一次，取其算术平均值，选用三处测得横截面积中最小值，横截面积按公式(1)计算：

s0=1/4*∏d20••••••••••••••••••••••••••••••••(1)

5．1．2 矩形试样横截面尺寸(宽度和厚度)应在标距的两端及中间处测量，选用三处测得横截面积中最小值。矩形试样横截面积按公式(2)计算：

S0=a0*b0•••••••••••••••••••••••••••••••(2)

5．1．3 圆管纵向弧形试样的横截面尺寸(壁厚和宽度)应在标距两端及中间处测量，选用三处测得横截面积中最小值。有关标准或协议无规定时，圆管纵向弧形试样横截面积按公式(3)计算：

注：生产检验中•可将式中的用一个固定系数代替，但此时其计算值与用公式(3)计算之值的偏差不应大于±1％。

5．1．4 圆管试样横截面尺寸(外径和壁厚)应在管的一端两个相互垂直的方向各测一次外直径，取其算术平均值。在同一管端圆周上相互垂直方向测量四处管壁厚度，取其算术平均值。用平均外径和平均壁厚计算的横截面积作为标距内的原始横截面积。按公式(4)计算：

S0=∏a0(D0-a0)•••••••••••••••••••••••••••••••(4)

注：如有关标准或协议允许，可以用标称尺寸计算全截面圆管试样的原始横截面积。

5．1．5 测量试样原始横截面尺寸的量具应满足表2要求。

表2 mm

横截面尺寸
量具最小刻度值

0．1～0．5
0．001

>O．5～2．0
0．005

>2．0～10．0
0．01

>10．0
0．05

5．1．6 等横截面不经机加工的试样，可采用重量法测定其平均原始横截面积。按公式（5）计算：

S0=m/ρL*1000•••••••••••••••••••••••••••••••(5)

试样质量的测量精确度应达±0．5％，密度应由有关标准提供，至少取3位有效数字。试样总长度的测量精确度应达±0．5％。

如有关标准或协议允许，也可采用重量法测定周期截面不经机加工试样的平均原始横截面积，或者采用理论计算原始横截面积。

5．1．7 如有关标准或协议允许，也可采用标称尺寸计算圆线材的原始横截面积。

5．1．8 试样原始横截面积的计算值修约到三位有效数字，修约的方法按GB 1．1-81《标准化工作导则编写标准的一般规定》附录C“数字修约规则”执行。

5．2 试样原始标距的标记和测量

5．2．1 可以用两个或一系列等分小冲点或细划线标出原始标距，标记不应影响试样断裂，对于脆性试样和小尺寸试样，建议用快干墨水或带色涂料标出原始标距。如平行长度比原始标距长许多(例如不经机加工试样)，可以标出相互重叠的几组原始标距。

5．2．2 比例试样原始标距的计算值，对于短比例试样应修约到最接近5mm的倍数；对于长比例试样应修约到最接近10mm的倍数。如为中间数值向较大一方修约。

5．2．3 原始标距应精确到标称标距的±0．5％。

5．2．4 测量试样尺寸的量具应由计量部门定期检定。

6 试验设备

6．1 试验机

6．1．1 各种类型试验机均可使用，试验机误差应符合JJG 139-83《拉力、压力和万能材料试验机检定规程》或JJG l57-83《小负荷材料试验机检定规程》的1级试验机要求。

6．1．2 试验机应备有调速指示装置，试验时能在本标准规定的速度范围内灵活调节。

6．1．3 试验机应具有记录或显示装置，能满足本标准测定力学性能的要求。

6．1．4 试验机应由计量部门定期进行检定。试验时所使用力的范围应在检定范围内。

6．2 引伸计

6．2．1 引伸计(包括记录器或指示器l应进行标定，标定时引伸计的工作状态应尽可能与试验时的工作状态相同。引伸计的标定与分级方法见附录A。

6．2．2 经过标定的引伸计，在日常试验前应注意检查，当引伸计经过检修或发现异常，应按附录A进行标定。

6．2．3 根据表3选用相应等级的引伸计。

表3

测试项目
规定的伸长率

％

允许使用的最低等级

σp ,σr

≤0．05

>O．05～<0. 2

≥0．2
B

C

D

σi,σj,σsu

σsl, δ5,δgt,δg

D

6．2．4 引伸计标距的偏差符合表4中的规定时，可直接使用标称标距。

表4

引伸计等级
最大允许偏差．％

A

B

±0．5

C

D

±1．0

7 试验条件

7．1 试验速度：应根据材料性质和试验目的确定。除有关标准或协议另作规定外，拉伸速度应符合下述要求：

7．1．1 测定规定非比例伸长应力、规定残余伸长应力和规定总伸长应力时，弹性范围内的应力速率应符合表5规定，并保持试验机控制器固定于这一速率位置上，直至该性能测出为止。

表5

金属材料的弹性模量

N／mm2
应力速率，N／mm2*s-1

最小
最大

<150000
1
10

≥150000
3
30

7．1．2 测定屈服点和上屈服点时，屈服前的应力速率按表5规定．并保持试验机控制器固定于这一速率位置上，直至该性能测出为止。

7．1．3 测定下屈服点时，平行长度内的应变速率应在0．00025～0．0025／s之间，并应尽可能保持恒定。如不能直接控制这一速率，则应通过调节在屈服开始前的应力速率将其固定，直至屈服阶段过后。但弹性范围内的应力速率不得超过表5所允许的最大速率。

7．1．4 当同一试验要求测定上、下屈服点时，则应符合7．1．3的规定。

7．1．5 屈服过后或只需测定抗拉强度时，试验机两夹头在力作用下的分离速率应不超过0．5Lc／min。

7．1．6 测定屈服点伸长率时，试验速率应符合7．1．1的规定。

7．1．7 测定最大力下的伸长率或断后伸长率时，试验速率应符合7．1．5的规定。

7．2 试验应在室温(10～35℃)下进行。

7．3 夹持方法

7．3．1 可以采用楔型、带螺纹、套环、销钉夹头等。试验机或夹持装置应能允许试样在拉伸方向自由定位和轴向施力。对于楔型夹头，试样头部被夹持的长度，一般至少为夹头夹持长度的四分之三。夹头的夹持面与试样接触应尽可能对称均匀。圆管试样应在其两端加以塞头或将其被夹持部分压扁(见GB 6397—86的规定)以便夹持

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