性能指標
拉伸試驗可測定材料的一系列強度指標和塑性指標。強度通常是指材料在外力作用下抵抗產(chǎn)生彈性變形、塑性變形和斷裂的能力。材料在承受拉伸載荷時(shí),當載荷不增加而仍繼續發(fā)生明顯塑性變形的現象叫做屈服。產(chǎn)生屈服時(shí)的應力,稱(chēng)屈服點(diǎn)或稱(chēng)物理屈服強度,用σS(帕)表示。工程上有許多材料沒(méi)有明顯的屈服點(diǎn),通常把材料產(chǎn)生的殘余塑性變形為 0.2%時(shí)的應力值作為屈服強度,稱(chēng)條件屈服極限或條件屈服強度,用σ0.2 表示。材料在斷裂前所達到的zui大應力值,稱(chēng)抗拉強度或強度極限,用σb(帕)表示。
拉伸試驗
測定材料在拉伸載荷作用下的一系列特性的試驗,又稱(chēng)抗拉試驗。它是材料機械性能試驗的基本方法之一,主要用于檢驗材料是否符合規定的標準和研究材料的性能。
試驗方法
拉伸試驗在材料試驗機上進(jìn)行。試驗機有機械式、液壓式、電液或電子伺服式等型式。試樣型式可以是材料全截面的,也可以加工成圓形或矩形的標準試樣。鋼筋、線(xiàn)材等一些實(shí)物樣品一般不需要加工而保持其全截面進(jìn)行試驗。試樣制備時(shí)應避免材料組織受冷、熱加工的影響,并一定的光潔度。
試驗時(shí)
試驗機以規定的速率均勻地拉伸試樣,試驗機可自動(dòng)繪制出拉伸曲線(xiàn)圖。對于低碳鋼等塑性好的材料,在試樣拉伸到屈服點(diǎn)時(shí),測力指針有明顯的抖動(dòng),可分出上、下屈服點(diǎn)( 和),在計算時(shí),常取。材料的 δ和ψ可將試驗斷裂后的試樣拼合,測量其伸長(cháng)和斷面縮小而計算出來(lái)。
塑性是指金屬材料在載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不致破壞的能力,常用的塑性指標是延伸率和斷面收縮率。延伸率又叫伸長(cháng)率,是指材料試樣受拉伸載荷折斷后,總伸長(cháng)度同原始長(cháng)度比值的百分數,用δ表示。斷面收縮率是指材料試樣在受拉伸載荷拉斷后,斷面縮小的面積同原截面面積比值的百分數,用ψ表示。
條件屈服極限σ0.2、強度極限σb、伸長(cháng)率 δ和斷面收縮率ψ是拉伸試驗經(jīng)常要測定的四項性能指標。此外還可測定材料的彈性模量E、比例極限σp、彈性極限σe等。
拉伸曲線(xiàn)圖
由試驗機繪出的拉伸曲線(xiàn),實(shí)際上是載荷-伸長(cháng)曲線(xiàn),如將載荷坐標值和伸長(cháng)坐標值分別除以試樣原截面積和試樣標距,就可得到應力-應變曲線(xiàn)圖。圖中op部分呈直線(xiàn),此時(shí)應力與應變成正比,其比值為彈性模量,Pp是呈正比時(shí)的zui大載
荷,p點(diǎn)應力為比例極限σp。繼續加載時(shí),曲線(xiàn)偏離op,直到 e點(diǎn),這時(shí)如卸去載荷,試樣仍可恢復到原始狀態(tài),若過(guò)e點(diǎn)試樣便不能恢復原始狀態(tài)。e點(diǎn)應力為彈性極限σe。工程上由于很難測得真正的σe,常取試樣殘余伸長(cháng)達到原始標距的0.01%時(shí)的應力為彈性極限,以σ0.01 表示。繼續加載荷,試樣沿es曲線(xiàn)變形達到s點(diǎn),此點(diǎn)應力為屈服點(diǎn)σS或殘余伸長(cháng)為 0.2%的條件屈服強度σ0.2。過(guò)s點(diǎn)繼續增加載荷到拉斷前的zui大載荷b點(diǎn),這時(shí)的載荷除以原始截面積即為強度極限σb。在 b點(diǎn)以后,試樣繼續伸長(cháng),而橫截面積減小,承載能力開(kāi)始下降,直到 k點(diǎn)斷裂。斷裂瞬間的載荷與斷裂處的截面的比值稱(chēng)斷裂強度