金属材料室温拉伸试验的几个重要影响因素的控制

林珍奇

（莆田市产品质量检验所，福建 莆田 351100）

1 拉伸试验的影响因素及控制要求

1.1 试样制备

试样的代表性是拉伸试验准确性的前提，试样制备不能影响其力学性能。GB/T228.1-2010规定了薄板、薄带、线材、棒材、型材、扁材、管材的试样类型，力学性能试验的取样位置及试样制备按GB/T2975-1998的规定进行，对试样的取材、形状、尺寸、加工精度等都有规定。

1.2 仪器设备要求

GB/T228.1-2010标准对试验机提出了更高的要求，必须对试验机进行试验力检定、引伸计和位移的标定；进行拉伸试验的试验机零位调整就不只是试验力的零位调整、引伸计和位移的零位调整也同样重要。

1.2.1 试验机试验力的检定和零位控制

对试验机的要求：试验力的检定必须符合1级精度或优于1级精度的要求。试验载荷的零位控制：在试验机开机预热20～30min后，先把试样夹持到试验机的上夹具夹紧，就要进行试验力的“清零”，如果等试样上夹具和下夹具都夹紧后才开始“清零”是不对的，由于夹具在夹紧试样时会产生一个初始力，把初始力清零就会直接影响试验力的结果。

1.2.2 引伸计的标定和零位控制

对引伸计的标定：必须将引伸计的线端连接到测量系统中，将引伸计装夹到变形标准器上，调整测量系统平衡后，转动标准校准器的刻度盘使精密螺杆移动，进行标定。可见，引伸计的标定是一个精密的操作，而不能采用游标卡尺来标定，也不能把引伸计拿去送检。

引伸计的零位控制：对于需使用引伸计的试验，试样在上、下夹具都夹紧后，必须对产生的初始力进行消除，然后把引伸计用橡皮筋绑在试样上，使两刀刃垂直接触试样，并使引伸计的垫片紧密卡在两力臂与标距杆之间后才开始“清零”，取下垫片，保证力臂与标距杆之间保持0.5mm的间隙，这样，引伸计夹持的标距才是在试样自由状态下的原始标距，然后才能进入试验。

1.2.3 位移的标定和零位控制

位移清零后必须保持零位值不变。有的试验机在位移清零后会向一个方向飘移，位移零位可以通过位移控制器来调整，若仍然不能解决问题，可能是位移的中位出了偏移，必须请计量部门或厂家来标定，保证位移零位的稳定性。否则，位移控制的试验就会有偏差。

1.3 速率选择与控制

GB/T228.1-2010标准的速率控制方法有三种：方法A（应变速率控制和横梁位移控制）与方法B（应力控制），采用不同速率控制方法对试验结果会有直接的影响。为此，笔者对同一根钢筋截取9支试样，3支采用速率为20MPa/s的应力控制；3支采用30MPa/s的应力控制；3支在弹性阶段和屈服阶段采用速率为3mm/min的横梁位移控制，屈服后采用60mm/min的速率分别进行拉伸试验，试验结果如表1。

表1

由表1可知，不同速率控制方法和同一控制方法不同速率大小测得的下屈服强度和抗拉强度都存在着差异，因此，拉伸试验速率控制方法和速率大小影响着试验结果的准确性，对于不同性质的材料应选择合适的控制方法进行试验，速率的控制必须符合相应标准的规定。

1.4 夹持要求

不同形状的试样必须选择与之相匹配的夹具；夹具必须有足够的夹持力夹紧试样；试样的夹持必须保持垂直方向，不能倾斜，可以制作一个垂直直角附件，装夹时比靠试样看是否处于垂直方向，也可以单手捏着试样的一端让试样处于自由垂直状态，看是否与夹具面垂直；试样夹持部分至少要为夹具面长度的3/4；所有的这些要求都是为了防止试样在拉伸过程中发生打滑，以求获得准确的试验数据。

1.5 试验打滑的数据处理

进行拉伸试验总免不了会出现打滑，对试验结果有影响的拉伸试验，在进行拉伸试验时必须对拉伸试验曲线图做到全过程的跟踪，对于试验过程中出现的打滑点必须记住，并做好试验后数据的处理。比如拉伸试验要求测定下屈服强度和抗拉强度等指标，打滑点对抗拉强度的测定没影响，但对下屈服强度的测定就会影响很大，若计算机把打滑点当作了下屈服强度，试验后就必须对试验数据进行处理，即把拉伸试验曲线图形放大，一定要确认计算机把打滑点错当成了下屈服强度后才能去掉打滑点，再从曲线图形上的屈服阶段中重新找到不计初始瞬时效应后的最低点作为下屈服强度，并在检验报告中对进行处理的数据予以说明。

2 结语

笔者着重分析探讨了试样制备，仪器设备要求，速率选择与控制、夹持要求、试验打滑的数据处理等因素对拉伸试验结果的影响，其他的如温度、量具、数据修约等也会影响试验结果的准确性。因此，试验人员在检验工作中必须严格按照标准的要求，规范操作，对检测过程的各个影响因素环节进行全面的控制，才能获得准确的试验数据，把检测工作做好。

[1]GB/T228.1-2010 金属材料拉伸试验 第1部分：室温试验方法，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局[S].2011.

[2]GB/T2975-1998 钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备，国家质量监督技术监督局[S].1999.