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金属材料拉伸试验影响因素有哪些?

发布时间:2022-06-22 访问量:844次 来源:隐石检测

金属力学性能试验是检测和评定金属材料质量的重要手段之一,其中拉伸试验则是应用最广泛的力学性能试验方法。拉伸性能指标是金属材料的研制、生产和检验最主要的测试项目之一。金属材料的拉伸性能主要取决于材料本身的化学成分、组织结构等,但相同的材料在不同拉伸试验过程中所得的结果也不尽相同,而影响金属材料室温拉伸试验结果的因素主要涉及到试样、拉伸速率、测量仪器和设备、夹持方法、温度和人员等方面。

金属材料拉伸试验

一、试样对金属材料拉伸试验的影响

1.1取样方向

取样方向的差异会直接影响金属材料拉伸试验的断后伸长率、屈服强度以及抗拉强度等各项性能指标,特别是断后伸长率受到的影响更大。例如,如果采取横向取样,则依照有关标准,试验之后的断后伸长率不能够达标。通常平行于轧制方向,则金属力学性能良好;反之,如果垂直于轧制方向,则金属力学性能不能达标。

2.2试样制备的方法

切取样坯时必须防止因受热、加工硬化及变形而影响其力学性能。切取样还时应留有足够的机加工余量,一般应不少于钢材直径和厚度,但最小不少于20mm。这样机加工试样时,可以把受热或冷加工硬化的部分完全去除掉,以免影响性能的测定。

二、拉伸速率对试验结果的影响

在弹性变形阶段,金属的变形量很小;当拉伸载荷迅速增大,这时候如果以横梁位移控制来做拉伸试验,会因为速度太快而导致整个弹性阶段很快被冲过去。GB/T 228-2002中规定:“在弹性范围和直至上屈服强度,试验机夹头的分离速率应尽可能保持恒定,并在规定的应力速率范围内。若仅测定下屈服强度,在试样平行长度的屈服期间应变速率应在0.00025/s ~ 0.0025/s之间,平行长度内的应变速率应尽可能保持恒定。在塑形范围和直至规定强度范围内,应变速率不应超过0.0025/s。在应力速率和应变速率的切换过程中,要做到没有冲击和去掉力,这是非常关键的。

三、测量仪器和设备

3.1量具和尺寸测量仪器

量具和尺寸测量仪器的测量准确度应满足尺寸测量的准确度要求,当需要测量的尺寸包括原始横截面尺寸、断后最小横截面尺寸、原始标距和断后标距等时,量具的分辨力是影响测量准确度的重要因素之一。另外,量具的零点、测量时的压力、量具清洁度等对尺寸的测量也有影响。因此,量具或测量仪器必须经检验合格后才能使用。

3.2试验设备

试验机与引伸计是金属材料拉伸试验中常用的两种试验设备。试验机主要用来向试件施加作用力,同时测量作用力数值,而引伸计主要用来进行位移或者延伸的测定。以上两种试验设备直接影响试验结果数值的准确性和真实性。所以,试验时必须要确保试验机与引伸计在检定合格的有效期之内。另外,需要注意的是,如果试样加偏、加歪,以及试样的弯曲、不平直等都是引起受力不同轴心的因素,进而影响测量结果。

四、夹持方法

试样的夹持方法对拉伸试验能否成功至关重要。如果试样夹不住必然导致试验无法进行。如果夹持方法不合理,还容易引起试样打滑或断在钳口内,导致试验数据不准确或试验数据偏低。日常检测工作中,应加强对试验机钳口的正确选用,减少拉伸过程中钳口对试样的损伤。另外在上下夹头夹紧时,严禁移动横梁。

五、温度

温度作为影响材料的性能参数之一,对于某些特殊材料,某些温度区间甚至是敏感参数。一般认为,随着温度升高,金属材料的强度指标下降,塑性指标上升。因此,对于某些特殊材料,需要以温度因子(系数)来修正。金属材料室温拉伸试验,要求在10~35℃的室温下进行。在这个范围内,对于力值由度盘显示的材料试验机,环境温度变化造成的影响基本可忽略不计,对于高精度载荷传感器或者某些特殊材料,则应考虑温度的影响,必要时应予以修正。

六、人员

作为拉伸试验的试验人员,由于主观因素和操作技术的不同也会给测量结果带来误差。尤其是试样表面形状不规则、标距的标注、测量比较困难时,也极易形成数据的不稳定。因此,不能忽略人员对拉伸试验结果的影响。在日常工作中加强人员比对,设备比对等,不断提高试验人员的操作水平,可降低其影响程度。

通过以上分析,可以总结出影响金属材料室温拉伸试验结果的因素至少包括以下几个方面:

(1)试样对拉伸试验结果都有影响,其中取样方向对断后伸长率、试样的横截面形状与尺寸对断后伸长率和断面收缩率、试样的形状公差对小尺寸试样等有较大影响。

(2)拉伸速率对试样测量结果影响较大,拉伸速率越高,拉伸试验的强度指标越高,塑性指标越低;拉伸速率对屈服强度的影响大于抗拉强度;拉伸速率对强度低的材料影响更大。

(3)测量仪器和试验设备本身精度和完好性直接影响拉伸试验结果的准确度。

(4)夹持方法对试样测量结果影响较大,不合理的夹持方法使得强度指标降低。

(5)温度升高,拉伸试验的强度指标下降,塑性指标上升。

(6)检测人员的技术水平对拉伸试验结果有-定的影响。

鉴于以上几个方面对拉伸试验结果的不同影响,在实际检测工作中,应正确认识这些因素对金属材料拉伸试验的影响,确定这些影响因素的产生原因,针对这些原因制定试验操作规程,严格控制试验的全过程,确保操作符合标准和规程的要求,以求获得更加准确的试验结果。


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