金屬材料拉伸試驗如何制樣

文|尹克強 王曉玄 張明浩

拉伸試驗是研究力學性能的基礎性試驗。在拉伸試驗前，首先要根據(jù)標準和材料的特性進行制樣，制樣的優(yōu)劣直接影響著拉伸試驗數(shù)據(jù)的準確性。

金屬板材拉伸試樣

金屬棒材拉伸試樣

下面，我們將從五個方面進行探討。

一、金屬材料拉伸試樣的加工方法影響拉伸試驗數(shù)據(jù)的準確性。金屬材料多數(shù)硬度較大，在制樣過程中，必須防止材料發(fā)生過熱、加工硬化、變形等現(xiàn)象。如何防止這種現(xiàn)象的發(fā)生呢？線切割具有加工余量小、加工精度高、不破壞材料力學性能的優(yōu)點，只要是導電或者半導電的材料，都能用線切割進行加工，且編制好加工程序后能夠實現(xiàn)無人值守連續(xù)加工。因此，現(xiàn)在的金屬材料拉伸試樣多數(shù)采用線切割加工。

二、金屬材料拉伸試樣的表面粗糙度影響拉伸試驗數(shù)據(jù)的準確性。四面機加工的矩形橫截面試樣其表面粗糙度對拉伸試驗的結果影響明顯，尤其是對于塑性較差或脆性材料影響顯著。拉伸試驗對于粗糙度的要求往往是有其極限值，在其極限值范圍內(nèi)時對其試驗結果的影響不大，超出極限范圍后，隨著表面粗糙度的增加，材料的強度和塑性性能都有所降低，斷后伸長率也會逐步下降。

三、取樣部位影響拉伸試驗數(shù)據(jù)的準確性。對于金屬線材，從取樣便利性考慮，一般從兩頭取樣。對于大直徑的圓鋼，中心的強度比較靠近表面部位，一般規(guī)定半徑的一半部位為取樣位置。如果在實際零部件上取樣時，一般取其最常用、最危險、最薄弱的部位，因為這種部位最容易產(chǎn)生損壞。此外，還應該考慮試樣的受力狀態(tài)與實物受力狀態(tài)相一致。這樣，試驗的數(shù)據(jù)才更接近真實數(shù)據(jù)，才更有價值。

四、取樣方向影響拉伸試驗數(shù)據(jù)的準確性。鋼材軋制或者鍛造時，金屬沿其主加工變形方向流動，晶粒被拉長并排成行，且夾雜的其他物質(zhì)也同時沿主加工變形方向排列，由此會造成材料性能的方向性差異。對于金屬板材，縱向試樣下屈服強度通常高于橫向試樣，斷面收縮率也高于橫向試樣。因此，一般型鋼和鋼棒取縱向試樣，鋼板和鋼帶取橫向試樣，但窄鋼帶取橫向試樣寬度受限時，可取縱向試樣。

五、試樣的形狀和尺寸影響拉伸試驗數(shù)據(jù)的準確性。對于同一類型的金屬材料，如果試樣的截面形狀不同，測得的上屈服強度會有明顯區(qū)別。矩形試樣的工作長度部分的對稱度，圓形試樣的工作部分軸線與夾頭部分的軸線不同心，都會在拉伸時產(chǎn)生偏心力，從而產(chǎn)生附加彎曲應力，使強度和伸長率均降低。對于同一類型的金屬材料，隨著截面尺寸的增大，試樣的抗拉強度和塑性指標都會降低。