影響金屬材料拉伸試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的主要因素

陳偉

摘要：近年來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平不斷提升，各行各業(yè)都得到了迅猛的發(fā)展，金屬材料是廣泛運(yùn)用在各行各業(yè)中的材料之一，因此，檢測(cè)評(píng)定金屬材料產(chǎn)品性能的金屬拉伸實(shí)驗(yàn)得到了人們?cè)絹碓蕉嗟闹匾?，而在拉伸試?yàn)過程中，難免會(huì)存在一些容易影響試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性的因素，基于此背景下，本文針對(duì)影響金屬材料拉伸試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的主要因素做出了討論，以供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：金屬材料;拉伸試驗(yàn);檢測(cè)結(jié)果;因素分析;

一、金屬材料拉伸試驗(yàn)分析

所謂的金屬材料拉伸試驗(yàn)指的是讓金屬材料在承受軸向拉伸荷載狀況下測(cè)定其材料特性的方法，一般來說，通過拉伸試驗(yàn)可以明確的來確認(rèn)材料的彈性限度、伸長(zhǎng)率、拉伸強(qiáng)度、比例極限以及屈服點(diǎn)等拉伸性能指標(biāo)[1]。

（一）試驗(yàn)裝置

其試驗(yàn)裝置主要是由主機(jī)框架、液壓集成設(shè)備、油源、三路傳感設(shè)備以及計(jì)算機(jī)等重要因素組合而成，在實(shí)驗(yàn)過程中各個(gè)組成設(shè)備之間相互配合，液壓油在計(jì)算機(jī)數(shù)字閥的控制下傳輸?shù)街鳈C(jī)框架的油缸內(nèi)，金屬材料的拉伸建立在液壓作用基礎(chǔ)上，同時(shí)金屬材料完成拉伸后所產(chǎn)生的各項(xiàng)拉伸數(shù)據(jù)會(huì)反饋到計(jì)算機(jī)中，由此實(shí)驗(yàn)工作人員通過相關(guān)規(guī)則來進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，獲取需要的最終數(shù)據(jù)結(jié)果。

（二）試驗(yàn)方法

首先選取需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的金屬材料的樣品，然后將樣品放進(jìn)拉伸裝置設(shè)備之中，接著在計(jì)算機(jī)中設(shè)置實(shí)驗(yàn)相關(guān)的拉伸速率指標(biāo)，然后在液壓作用下，實(shí)驗(yàn)裝置會(huì)對(duì)金屬材料進(jìn)行拉伸直至拉斷即可停止實(shí)驗(yàn)，在這一實(shí)驗(yàn)過程中可以得到重要的強(qiáng)度指標(biāo)和塑性指標(biāo)，這兩個(gè)具有重要參考意義的力學(xué)數(shù)據(jù)可以幫助實(shí)驗(yàn)人員充分了解試驗(yàn)的金屬材料的性能。

二、金屬材料拉伸試驗(yàn)注意事項(xiàng)

當(dāng)前，因?yàn)榻饘俨牧侠煸囼?yàn)的高效性及實(shí)用性，當(dāng)前這一拉伸試驗(yàn)檢測(cè)方法得到了廣泛的推廣與應(yīng)用，但在實(shí)驗(yàn)中還需要對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行合理嚴(yán)格的把控，以此來實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)的順利進(jìn)行，首先對(duì)于試驗(yàn)過程中會(huì)應(yīng)用到的設(shè)備，工作人員需要在試驗(yàn)開始之前進(jìn)行全面的整體的檢查與調(diào)整，確保其在實(shí)驗(yàn)過程中可以有效規(guī)范的對(duì)金屬材料做出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作，從而對(duì)拉伸試驗(yàn)的檢測(cè)結(jié)果做出基礎(chǔ)的保障;其次，在進(jìn)行金屬材料拉伸試驗(yàn)的過程中，需要根據(jù)實(shí)際的金屬屬性以及實(shí)際的實(shí)驗(yàn)環(huán)境來明確對(duì)金屬材料的拉伸方向、拉伸方法以及拉伸速率，同時(shí)，建議拉伸試驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行，用多次所檢測(cè)出的數(shù)據(jù)來確保實(shí)驗(yàn)的合理性與所得結(jié)果的科學(xué)性與客觀性，除此之外，要嚴(yán)格把控實(shí)驗(yàn)過程中的溫度因素，其比較容易對(duì)拉伸試驗(yàn)產(chǎn)生影響，因此要盡最大的可能去規(guī)避這一問題[2]。

三、影響金屬材料拉伸試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的因素分析

（一）取樣位置因素

在對(duì)試驗(yàn)金屬進(jìn)行取樣操作時(shí)，根據(jù)所選取位置的差異會(huì)在試驗(yàn)過程中體現(xiàn)出不同的力學(xué)性能數(shù)據(jù)差異，因此，同樣的一個(gè)金屬材料假如每次實(shí)驗(yàn)取樣的位置是不同的，那么實(shí)驗(yàn)結(jié)果也會(huì)存在很大差異，其對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響是比較嚴(yán)重的，所以相關(guān)工作人員要在取樣的時(shí)候要根據(jù)嚴(yán)格的取樣標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行操作，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差盡可能的減小。

（二）取樣方向因素

同取樣位置類似，金屬材料的取樣方向也是一個(gè)容易影響試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的重要因素，不同的取樣方向會(huì)對(duì)金屬材料的各種力學(xué)性能指標(biāo)造成影響，其中受影響最大的則是材料斷后伸長(zhǎng)率，一般來說，當(dāng)取樣方向?yàn)闄M向的時(shí)候，很大程度上得到的斷后伸長(zhǎng)率是不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)的，因此，要確保金屬力學(xué)性能的準(zhǔn)確性，就必須保證取樣方向與金屬軋制得方向所平行[3]。

（三）樣品形狀因素

樣品的形狀與尺寸的選定需要建立的原有試驗(yàn)金屬得形狀與尺寸基礎(chǔ)上，統(tǒng)一金屬材料條件下，不同形狀的截面對(duì)于測(cè)試結(jié)果的屈服強(qiáng)度有著較為嚴(yán)重的影響，一般來說對(duì)上屈服度ReH產(chǎn)生的影響大，對(duì)下屈服度ReH產(chǎn)生的影響小，且大小尺寸具有差異的樣品所得的金屬塑性指標(biāo)也相對(duì)存在較大差異，另外，矩形類與圓形類的試樣會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)度對(duì)稱度問題與軸線和夾頭的軸線不同心問題導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生偏心力，由此影響試驗(yàn)結(jié)果，因此在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)下，不能夠隨意改變?cè)嚇拥男螤钆c尺寸。

（四）實(shí)驗(yàn)設(shè)備因素

引伸計(jì)和試驗(yàn)機(jī)是拉伸實(shí)驗(yàn)中常用的兩種設(shè)備，實(shí)驗(yàn)設(shè)備的性能也會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生大幅度的影響，因此，必須要保證實(shí)驗(yàn)設(shè)備經(jīng)計(jì)量檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)檢定合格，并且其當(dāng)前仍處在合格期內(nèi)才能夠投入使用，并在實(shí)驗(yàn)開始之前對(duì)設(shè)備進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)，另外，試驗(yàn)機(jī)要達(dá)到GB/T228所要求的精準(zhǔn)度。關(guān)于實(shí)驗(yàn)相關(guān)的測(cè)量?jī)x器的精準(zhǔn)度要保證其能夠滿足試驗(yàn)的要求，因?yàn)榱烤叩姆直媛蕦?duì)于試驗(yàn)結(jié)果的影響也是不容忽視的，因此其也必須要經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量部門檢定合格之后才能夠使用[4]。

（五）夾持方式因素

想要保證拉伸試驗(yàn)的順利進(jìn)行，還必須要保證在實(shí)驗(yàn)過程中要采用合理的夾持方法，夾持方法如果不符合相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，則會(huì)對(duì)試驗(yàn)的檢測(cè)結(jié)果造成較大的誤差，甚至，因夾持方法不合理而使試樣脫落或晃動(dòng)會(huì)有很大可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)被迫終止，因此要注意實(shí)驗(yàn)中試驗(yàn)機(jī)的加載軸線與試樣的幾何中心保持一致，并選取適當(dāng)?shù)睦鞀A具，避免試樣不穩(wěn)定或斷在鉗口的情況出現(xiàn)，總的來說，要嚴(yán)格遵循實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)中每個(gè)環(huán)節(jié)的操作，以此減少實(shí)驗(yàn)的偏心效用，提升實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性。

（六）拉伸速率因素

拉伸速率這一因素是拉伸實(shí)驗(yàn)中最為關(guān)鍵的一個(gè)影響因素，其對(duì)金屬材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線有著決定性的作用，拉伸速率實(shí)際的大小以及所試驗(yàn)的金屬材料對(duì)于拉伸速率的敏感度都會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有著一定程度的影響，因此，在GB/T228的標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)下，在測(cè)定非比例延伸長(zhǎng)度以及屈服強(qiáng)度和上屈服強(qiáng)度時(shí)，其拉伸速率的設(shè)定要根據(jù)表1來確定。而下屈服強(qiáng)度測(cè)定時(shí)，其平行長(zhǎng)度內(nèi)的應(yīng)變速率要在0.00025-0.0025/S之間最大限度的保持不變，當(dāng)進(jìn)行抗拉強(qiáng)度測(cè)定時(shí)，要設(shè)定塑性范圍平行長(zhǎng)度的應(yīng)變速率為≤0.008/S。

（七）環(huán)境溫度因素

金屬材料隨著試驗(yàn)溫度的變化其強(qiáng)度和塑性也會(huì)隨之產(chǎn)生變化，一般來說，在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求下，拉伸試驗(yàn)較為適宜的溫度范圍為10℃-35℃之間，這一區(qū)間的溫度對(duì)于金屬材料產(chǎn)生的影響可以忽略不計(jì)，而針對(duì)一些比較特殊的金屬材料，要結(jié)合實(shí)際受溫度影響的程度來決定試驗(yàn)所處的溫度，基本上，將溫度確定為23℃±5℃左右即可[5]。

（八）其他人為因素

實(shí)驗(yàn)過程中，操作人員在進(jìn)行拉伸試樣橫截面積的確定時(shí)，要嚴(yán)格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)，注意不能所有材料都按照名義尺寸去計(jì)算橫截面積，有的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)會(huì)標(biāo)示出其本身橫截面積的計(jì)算規(guī)則，因此其必須按照該規(guī)定進(jìn)行計(jì)算，以此來避免因用統(tǒng)一的名義尺寸進(jìn)行計(jì)算橫截面積而導(dǎo)致的測(cè)試結(jié)果偏差的問題;在對(duì)金屬材料樣品進(jìn)行尺寸的測(cè)量時(shí)，要注意根據(jù)試樣的直徑大小來決定選擇游標(biāo)卡尺或者是外徑千分尺，并且測(cè)量方式必須要準(zhǔn)確，盡可能的去減小測(cè)量誤差，除此之外，在進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)的讀取時(shí)，一定要細(xì)心，不要發(fā)生千分尺較為常見的錯(cuò)讀情況，確保讀取結(jié)果的準(zhǔn)確性。

結(jié)語(yǔ)：總而言之，在金屬材料的拉伸試驗(yàn)中會(huì)存在很多容易影響最終檢測(cè)結(jié)果的因素，因此為了保證試驗(yàn)的順利進(jìn)行并保障所測(cè)得的結(jié)果的可靠性與合理性，就需要相關(guān)人員做好實(shí)驗(yàn)中每個(gè)環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)把控，將種種影響因素造成的問題盡可能的規(guī)避，為金屬材料的性能指標(biāo)檢測(cè)提供科學(xué)的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]丘先堂，張雪莉，余雷. 研究分析金屬材料拉伸試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的影響因素[J]. 冶金與材料，2017，37（05）

[2]李軍. 金屬材料拉伸試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的主要影響因素分析[J]. 冶金與材料，2018，38（01）

[3]崔藝賢. 金屬拉伸試驗(yàn)的影響因素及預(yù)防措施[J]. 黑龍江交通科技，2014，37（01）

[4]張穎. 金屬材料檢測(cè)常見問題淺析[J]. 科技視界，2014（20）

[5]王偉，楊震，郭勇，徐婷婷，裴洪磊，延娜. 影響金屬材料拉伸試驗(yàn)因素的探討[A]. 中國(guó)內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)、浙江省內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì).內(nèi)燃機(jī)科技（企業(yè)篇）——中國(guó)內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)第六屆青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C].中國(guó)內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)、浙江省內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)：，2015