金属材料拉伸性能及拉伸试验详细简析

1拉伸性能及拉伸试验的定义     材料的弹性、强度、塑性、应变硬化等许多重要的力学性能指标统称为拉伸性，它是材料的基本力学性能。根据拉伸性能可预测材料的其他力学性能，如疲劳、断裂等。在工程应用中，拉伸性能是结构静强度设计的主要依据。  拉伸试验是标准拉伸试样在静态轴向拉伸力不断作用下以规定的拉伸速度拉至断裂，并在拉伸过程中连续记录力与伸长量，从而求出其强度判据和塑性判据的力学性能试验。

2拉伸性能指标分类 (1)断裂强力材料拉伸到断裂时所能承受的外力,单位为N或cN。(2)相对强度,将强力折合成规定纱线粗细时的力。如断裂强度,材料拉伸断裂时,单位截面积上所能承受的最大外力,单位为兆帕MPa(N/m2);断裂比强度,材料拉伸到断裂时单位线密度所能承受的力常用于纤维或纱线,单位为cN/dtex,或N/tex;断裂长度,材料重量等于其断裂强力时所具有的长度,单位是km。(3)断裂伸长率为材料拉伸到断裂时的伸长率(应变率)。(4)拉伸变形曲线和有关指标。拉伸变形曲线,为材料在拉伸变形过程中应力和变形同时发展过程的曲线,可得到指标初始模量、屈服应力和应变,断裂功和断裂比功等。3拉伸试验步骤（1）低碳钢拉伸试验   1).准备试件。用刻线机在原始标距 范围内刻划圆周线（或用小钢冲打小冲点），将标距内分为等长的10格。用游标卡尺在试件原始标距内的两端及中间处两个相互垂直的方向上各测一次直径，取其算术平均值作为该处截面的直径，然后选用三处截面直径的最小值来计算试件的原始截面面积A。（取三位有效数字）。   2).调整试验机。根据低碳钢的抗拉强度σb和原始横截面面积估算试件的最大载荷，配置相应的摆锤，选择合适的测力度盘。开动试验机，使工作台上升10mm左右，以消除工作台系统自重的影响。调整主动指针对准零点，从动指针与主动指针靠拢，调整好自动绘图装置。  3).装夹试件。先将试件装夹在上夹头内，再将下夹头移动到合适的夹持位置，最后夹紧试件下端。  4).检查与试车。请实验指导教师检查以上步骤完成情况。开动试验机，预加少量载荷（载荷对应的应力不能超过材料的比例极限），然后卸载到零，以检查试验机工作是否正常。  5).进行试验。开动试验机，缓慢而均匀地加载，仔细观察测力指针转动和绘图装置绘出 图的情况。注意捕捉屈服荷载值，将其记录下来用以计算屈服点应力值σS,屈服阶段注意观察滑移现象。过了屈服阶段，加载速度可以快些。将要达到最大值时，注意观察“缩颈"现象。试件断后立即停车，记录最大荷载值。6).取下试件和记录纸。 7).用游标卡尺测量断后标距。 8).用游标卡尺测量缩颈处最小直径d1（2）铸铁拉伸试验1).准备试件。除不必刻线或打小冲点外，其余都同低碳钢。2).调整试验机和自动绘图装置，装好试件，对以上工作进行检查（与低碳钢拉伸试验时的步骤相同）。3).进行实验。开动试验机，缓慢均匀地加载，直至试件被拉断。关闭试验机，记录拉断时的最大荷载值，取下试件和记录纸。4拉伸试验参数  各向异性材料的单轴拉伸试验1、最大试验力：50N、100N到20KN2、准确度等级：0.5级/1级3、试验力测量范围：0.2%到100%F.S/0.4到100%F.S4、试验力示值准确度：±0.5%/±1%5、试验力分辨率：±250000码6、变形测量范围：1%—100%F.S7、变形示值准确度：±0.5%8、变形分辨率：±250000码9、大变形测量范围：0到800mm10、大变形示值准确度：±0.5%11、大变形分辨率：0.003mm12、位移示值准确度：±0.3%13、位移分辨率：0.00004mm14、力速率控制调节范围：0.005-10%F.S/S15、力速率控制精度：力控制速率小于0.05%，F.S/S时在±1%；力控制速率大于0.05%，F.S/S时在±0.3%；16、伸长速率控制调节范围：0.005-10%F.S/S17、伸长速率控制精度：变形控制速率小于0.05%，F.S/S时在±0.5%；变形控制速率大于0.05%，F.S/S时在±0.2%；18、位移速率控制调节范围：0.001-1000mm/min19、位移速率控制精度：±0.2%/±0.5%20、恒力、恒变形、恒位移控制范围：0.3%—100%F.S21、恒力、恒变形、恒位移控制精度：设定值小于10%，F.S时在±0.5%；设定大于10%，F.S时在±0.1.%；22、有效拉伸空间：900mm23、电子拉力试验机有效试验宽度：400mm。5拉伸曲线图  电子拉伸试验机    由试验机绘出的拉伸曲线，实际上是载荷－伸长曲线，如将载荷坐标值和伸长坐标值分别除以试样原截面积和试样标距，就可得到应力－应变曲线图。图4中op部分呈直线，此时应力与应变成正比，其比值为弹性模量，Pp是呈正比时的最大载荷，p点应力为比例极限σp。继续加载时，曲线偏离op，直到 e点，这时如卸去载荷，试样仍可恢复到原始状态，若过e点试样便不能恢复原始状态。e点应力为弹性极限σe。工程上由于很难测得真正的σe,常取试样残余伸长达到原始标距的0.01%时的应力为弹性极限,以σ0.01 表示。继续加载荷，试样沿es曲线变形达到s点，此点应力为屈服点σS或残余伸长为 0.2%的条件屈服强度σ0.2。过s点继续增加载荷到拉断前的最大载荷b点,这时的载荷除以原始截面积即为强度极限σb。在 b点以后，试样继续伸长，而横截面积减小,承载能力开始下降,直到 k点断裂。断裂瞬间的载荷与断裂处的截面的比值称断裂强度。6拉伸试验检测标准  GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验方法》