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1、材料的拉伸试验,上海材料研究所检测中心凌霄,金属拉伸试验原理及目的,将轴向拉力施加于特殊样品，测定样品在被拉断过程中的一项或几项力学性能指标。弹性性能：弹性模量、泊松比 （GB/T8653-1988）强度性能：屈服强度，规定非比例延伸强度，规定总延伸强度、 规定残余延伸强度，抗拉强度延性性能：屈服点延伸率、最大力总伸长率、最大力非比例伸长率、断后伸长率、断裂总伸长率、断面收缩率 室温（GB/T228-2002 ） （eqv ISO 6892:1998） 高温（GB/T4338-2006 ） （ ISO 783:1999 MOD） 低温（GB/T13239-2006 ） （ ISO 15579:
2、2000 MOD）其它性能：薄板及薄带的应变硬化指数、塑性应变比 （GB/T5028-1999 ） （eqv ISO 10275:1993） （GB/T5027-1999 ） （eqv ISO 10113:1991）,应力及应变理论,= 0 = F / S0 = =0=45= F / 2 S0= F / 2 S0, = F / S0 = = L / L0,拉伸曲线,物理现象,1、弹性变形阶段 2、滞弹性变形阶段 3、屈服前微塑性变形阶段 4、屈服阶段 5、均匀塑性变形阶段 6、局部塑性变形阶段,应力应变曲线,1、弹性变形(oa)在这个阶段中，被拉试样的变形是弹性的，它完全可逆，并且力与伸长是成
3、比例的线性关系。如果在试验过程中卸除拉力，则试样的伸长变形会消失，即试样可以恢复到原长，不会产生残余伸长。2、滞弹性变形(ab)在此阶段被拉试样的变形仍为弹性变形，它仍然可逆，但是力与伸长不是成比例的线性关系。如果在试验过程中卸除拉力F，则试样的伸长变形便消失，即试样也可以恢复到原长。对于金属，此阶段很短,力伸长曲线,3、屈服前微塑性变形(bc)在此阶段被拉试样开始出现连续均匀的微小塑性变形，其特征是外力卸除后试样不能恢复到原有长度，此阶段很短，不容易与滞弹性变形准确区分4、屈服(cde)在此阶段，试样受外力的作用产生了较大的塑性变形。这种变形在卸除拉力后，试样的伸长不会消失。此时，随着拉伸时
4、间的延续，试样伸长急剧增加，但载荷却在小范围内波动，拉伸曲线上可见一水平线段de，该线段对应的外力即为屈服力（分为上、下屈服力，分别以 FeL和FeH表示）,应力应变曲线,5、均匀塑性变形阶段(ef) 在此阶段中，试样的某一部分产生塑性变形，虽然这一部分截面减小，使此处承受负荷的能力下降。但由于变形强化的作用而阻止了塑性变形在此处继续发展，使变形推移到试样的其他部位。这样，变形和强化交替进行，就使试样各部位产生了宏观上均匀的塑性变形。,6、局部塑性变形阶段(fg) 由于均匀塑性变形的强化能力跟不上变形，终于在某个截面上产生了局部的塑性变形，致使该截面不断缩小，并且载荷下降，产生了缩颈现象，虽然
5、外力不断下降，但缩颈部位的实际应力仍不断在增长，因此缩颈部位的材料继续被拉长，直至断裂为止。,不同材料拉伸的应力应变曲线,图a是低碳钢(例Q235)的 - 曲线。它有锯齿状的屈服阶段，分上、下屈服，均匀塑性变形后产生缩颈，然后试样断裂。图b是中碳钢(例Q345)的 - 曲线。它有屈服阶段，但波动微小，几乎成一直线，均匀塑性变形后产生缩颈，然后试样断裂。,不同材料拉伸的应力应变曲线,图c是淬火后低、中温回火钢或冷轧板(例ST14)的 - 曲线，它没有可见的屈服阶段，试样在产生均匀塑性变形并缩颈后断裂。图d是铸铁、淬火钢、冷拔丝材等较脆材料的 - 曲线。它不仅没有屈服阶段，而且在产生少量的均匀塑性
6、变形后就突然断裂。,基本术语,1、平行长度 Lc试样两头部或两夹持部分（不带头试样）之间的平行长度。俗称：可工作段。(名义截面积相等)2、试样标距原始标距 L0：试验前，测量试样伸长所标记的长度。引伸计标距 Le：用引伸计测量试样延伸所使用的试样部分的长度。断后标距 Lu：试样拉断后，将断口对接在一起时,试样的标距长度3、断面收缩率 Z试样拉断后，缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分率。,与应力有关的术语,1、屈服强度上屈服强度 ReH：试样发生屈服，并且外力首次下降前的最高应力。下屈服强度 ReL：不记初始瞬时效应时，屈服阶段中的最低应力。2、规定延伸强度规定非比例延伸强度 Rp：
7、试样标距部分的非比例延伸达到规定的引伸计标距百分率时的应力。规定总延伸强度 Rt：试样标距部分的总延伸达到规定的引伸计标距百分率时的应力。规定残余延伸强度 Rr：试样卸除外力后，标距部分的残余延伸达到规定的引伸计标距百分率时的应力。3、抗拉强度 Rm 试样受外力（屈服阶段之前不计）拉断过程中所承受的最大名义应力。,伸长率术语,断后伸长率 A：试样拉断后，原始标距部分的伸长与原始标距的百分率。断裂总伸长率 At: 试样在断裂时刻，原始标距的总伸长（弹性伸长加塑性伸长）与原始标距的百分率。最大力下的非比例伸长率 Ag：试样拉至最大力下时，原始标距的非比例伸长与原始标距的百分率。最大力下的总伸长率
8、Agt：试样拉至最大力下时，原始标距的伸长（弹性伸长加塑性伸长）与原始标距的百分率。,延伸率术语,非比例延伸率 P: 试验中任一时刻，引伸计标距的非比例延伸与引伸计标距的百分率。残余延伸率 r：试样施加并卸除外力后，引伸计标距的延伸与引伸计标距的百分率。总延伸率 T：试验中任一时刻，引伸计标距的总延伸（弹性延伸加塑性延伸）与引伸计标距的百分率。屈服点延伸率 Ae: 试样自屈服开始到屈服阶段结束之间，引伸计标距的伸长与引伸计标距的百分率。,其他术语,1、弹性模量 E轴向拉应力与轴向应变形成线性比例关系阶段中，拉伸应力与拉伸应变之比值。2、泊松比 轴向应力与轴向应变成线性比例关系范围内，横向应变与
9、轴向应变之比的绝对值。3、应变硬化指数 n在单轴拉力作用下，真实应力与真实应变数学方程式(指数方程)中的真实应变指数。4、塑性应变比 r金属薄板试样沿轴向拉伸到产生均匀塑性变形时，试样标距内宽度方向的真实应变与厚度方向的真实应变之比值。,性能名称对照表,试样（见取样）,取样部位取样方向取样数量加工要求形状及尺寸比例试样 （长试样，短式样）定标试样,比例及定标试样,由于断后伸长率A值与K = Lo / 的比值有关，因此，K值相同的试样称为比例试样。通常把K = 5.65称为短比例试样,记为A；K = 11.3称为长比例试样,记为A11.3。根据Lo = K 可知：圆截面短（长）比例试样的标距为5
10、 do ( 10 do )；矩形截面短（长）比例试样的标距为5.65 ( 11.3 )。试验时，一般优先选用短比例试样，但要保证原始标距不小于15 mm，否则，建议采用长比例试样或其他类型试样。对于截面较小的薄带试样以及某些异型截面试样，由于其标距短或截面不用测量（例如：只测定延伸率）可以采用Lo为 50、100、200mm的定标距试样。它的标距与试样截面不存在比例关系。有关钢的伸长率换算见：GB/T 17600-1998,延伸率标距的计算 举例,短比例延伸率试样标距长度为: Lo =5.65对于宽20mm,厚4mm的板材 Lo =5.65(20*4) =50.54mm对于直经为10mm的圆棒
11、 Lo =5.65(10*10*3.14/4) =50mm对于截面积为95mm的试样Lo =5.65(95) =55.07mm长比例延伸率试样标距长度为: Lo =11.3注意:比例试样的原始标距值，取计算结果最接近5 mm 的倍数，中间值向大的一方取值，标距的长度应精确到取值数值的 1 % 。,试样图,圆棒试样,薄板试样,板材试样,剖管试样,试验设备要求,符合JJG139或JJG57的1级试验机的要求有调速指示装置有记录或显示装置由计量部门检定合格,试验设备图,试验设备图,试验设备图,引伸计要求,引伸计标距放大倍数量程精度等级,引伸计图,引伸计图,量具,测量试样原始截面尺寸时，应按照下表选取
12、量具。根据所测得的试样尺寸，计算横截面积So并至少保留4位有效数字。,尺寸测量（1）,圆形试样应在试样工作段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，选用三处测得横截面积中的最小值。横截面积So按下面的公式计算：So = 1 / 4 do 矩形试样应在试样工作段的两端及中间处测量其宽度和厚度，选用三处测得横截面积中的最小值。横截面积So按下面公式计算：So = ao bo 园管纵向弧形试样应在试样工作段的两端及中间处测量，选用三处测得横截面积中的最小值。有关标准或协议无规定时，横截面积So按下面的公式计算： So = ab 1 + b/ 6D ( D - 2a ) b /
13、 D 0.25 So = ab b / D 0.17 计算时,管外径D取标称值。,尺寸测量（2）,园管试样应在管的一端两个相互垂直的方向各侧一次外径，取其算术平均值。在同一管端圆周上相互垂直的方向测量四处管壁厚度，取其算术平均值。用平均外径和平均管壁厚度计算得到的横截面积作为标距内的原始横截面积。原始横截面积So按下面的公式计算：So = a ( D a ) 未经加工的等截面试样，其横截面积So可以根据测得的试样长度、质量和材料密度按下面的公式计算。长度Lt、质量m的测量精度应达到 0.5 % ，密度至少取3位有效数字。So = m / Lt,尺寸测量 举例,标记原始标距,用两个或一系列小标距
14、、细划线或墨线标记原始标距，所采用的方法不能影响试样过早断裂。当试样工作段远长于试样标距时，可标记相互重叠的几组标距。比例试样的原始标距值，取计算结果最接近5 mm 的倍数，中间值向大的一方取值，标距的长度应精确到取值数值的 1 % 。,试验速度（1）,从试验开始到上屈服强度，夹头的分离速度应保持不变并在下表规定的应力速率范围内,转换成横梁速率为：L /EL0=60mm时 位移速度上限=6060/20000060=1.08mm/min测定屈服点时，试样平行长度内的应变速率为0.000250.0025/s,测定规定非比例延伸强度时，应力速率也应满足上表。应变速率不应超过0.0025 / s 。L
15、0=60mm时 位移速度上限=60*60*0.0025=9mm/min,试验速度（2）,通常而言，试验的速率分为三个阶段，第一阶段要满足上表的规定第二阶段为0.00025 0.0025 /s 第三阶段是小于0.008 /s 。测定不同的强度指标按照要求选用不同的速率即可D10圆棒试样，L0=60mm时，换算成位移速度的上限为：第一阶段（试验开始到上屈服）：1.08mm/min第二阶段（屈服阶段）：9mm/min第三阶段（屈服结束到试样被拉断）：28.8mm/min,测定抗拉强度时试样平行长度的应变速率不超过0.008/sL0=60mm时 位移速度上限=60*60*0.008=28.8mm/mi
16、n,试验速度,屈服性能(1),指针法：试验过程中，读取力值刻度盘上指针首次回转前的最大力FeH；不计初始瞬时效应时的最小力FeL或试验机指针首次停转的恒定力FeL，将其分别除以试样原始截面So即可以得到上、下屈服强度。计算公式为:ReH=FeH/So ReL=FeL/So,屈服性能(2),图示法在曲线上确定屈服阶段中力值首次下降前的最大力FeH上屈服力 ；或不计初始瞬时效应时的最小力FeL下屈服力 ，屈服平台不变的力也记为FeL下屈服力。用测得的上、下屈服力FeH、FeL除以试样原始截面So就可以得到上、下屈服强度,屈服性能(3),上、下屈服强度判定应采用以下基本原则：a）屈服前的第1个峰值应
17、力（第1个极大值应力）判为上屈服强度，不管其后的峰值应力比它大或比它小。b）屈服阶段中如呈现两个或两个以上的谷值应力，舍取第1个谷值应力（第1个极小值应力）不计，取其余谷值应力中最小者判为下屈服强度。如只呈现一个谷值应力则判为下屈服强度。c）屈服阶段中呈现屈服平台，平台应力判为下屈服强度；如呈现多个而且后者高于前者的屈服平台，判第1个平台应力为下屈服强度。d）正确的判定结果应是下屈服强度一定低于上屈服强度。,原点位置的修正,如果原点的位置需要修正，可以采用以下的办法：（a）将拉伸曲线弹性段直线与延伸轴的交点作为修正后的原点；（b）在拉伸曲线上作一条切线，斜率等于滞后环两顶点所构成直线的斜率，此
18、平行线与延伸轴的交点即为修正后的原点。,规定总延伸强度,试验时，在力-延伸曲线上作一条平行于力轴，并且与力轴的距离等于规定总延伸率的平行线（竖直线），该直线与拉伸曲线的交截点即给出所测定规定总延伸强度的力值Ft，将此力Ft除以试样原始截面So即可得到所测定的规定总延伸强度, 计算公式为. Rt=Ft/So,例如:给定引伸计标距25mm,求规定总延伸强度Rt0.5解:规定总延伸强度Rt0.5所要求的变形为0.5%25=0.125mm在修正原点后的变形坐标轴上,取Om=0.125mm,过m点作一条与力坐标轴平行的直线,该直线与拉伸曲线的交截点即为Ft0.5,在力坐标轴上求出Ft0.5的数值,将它除
19、以试样的原始截面积So ,就得到规定的总延伸强度Rt0.5,规定总延伸强度 举例,规定非比例延伸强度(1),在曲线图上，作一条与曲线的弹性直线段部分平行的直线，在延伸轴上，此直线与弹性直线段的距离为oc = nLe p （其中，n放大倍数；Le引伸计的标距长度；p 要测定的非比例延伸率），做出的直线与曲线的交截点所给出力即为:所求规定非比例延伸强度的力值Fp，将它除以试样的原始截面积So ,就得到规定的非比例延伸强度, 计算公式为：Rp=Fp/So,规定非比例延伸强度(2),测定规定非比例延伸强度时，应特别注意，不管在达到规定非比例延伸强度之前是否有高于它的力值出现，均以规定非比例延伸对应的力
20、作为规定非比例延伸力值,规定非比例延伸强度 举例,例如:给定引伸计标距50mm,求规定非比例延伸强度Rp0.2解:规定非比例延伸强度Rp0.2所要求的变形为0.2%50=0.1mm在修正原点后的变形坐标轴上,取OC=0.1mm,过C点作一条与拉伸曲线的弹性直线段部分平行的直线,该直线与拉伸曲线的交截点即为Fp0.2,在力坐标轴上求出Fp0.2的数值,将它除以试样的原始截面积So ,就得到规定的非比例延伸强度Rp0.2,滞后环法测定规定非比例延伸力,对试样连续施力，超过预期规定的非比例延伸强度相应的力值后，将其卸载至上述所施力的10 % 左右，接着再加力并超过前次达到的力值。正常情况下，这一过程
21、将给出一个滞后环曲线。通过环的两端点做一条直线作为基准线。从拉伸曲线的原点o起，在延伸轴上取oc = nLep , 过c点作一直线与基准线平行，该直线与拉伸曲线的交截点即为规定非比例延伸强度所对应的力值Fp 。,逐步逼近法测定非比例延伸力,作拉伸试验曲线，并且力值要超过预期估计的Fp 值。从曲线上任取一点Ao 作为Fp ，用0.1 Fp 和0.5 Fp 与拉伸曲线的交点B1和D作直线，以此直线为基准线，从真实原点o起，截取oc = nLep段，过c点作基准线的平行线cA1交于A1，如果A1与Ao重合,则所取的Ao即为Fp 。如果A1与Ao不重合，则以A1为新的Fp ，再次实施以上的步骤，直至最
22、后一次得到的交截点与前一次重合。,规定残余延伸强度（1）,验证试验：对试样施加相当于规定残余延伸强度的载荷（由要求验证方确定），保持1012s，卸掉载荷后，测定残余延伸，如果不超过规定量者判定为合格。,规定残余延伸强度（2）,卸力法测定规定残余延伸强度:对试样施加约10 %预期规定残余延伸强度的力Fo，装上表式引伸计。继续施加力至2Fo再卸至Fo，记下引伸计读数作为零点（或者将引伸计调整到零位）。第一次施力时，应使试样在引伸计标距内的总延伸达到nLer + ( 12 )分格，其中第一项为规定残余延伸，第二项为弹性延伸。卸力至Fo后直接读出残余延伸。以后每次施力使试样总延伸达到：前一次总延伸 +
23、（规定残余延伸-该次残余延伸）+（12）分格。试验直到实测的残余延伸等于或略大于要测定的规定残余延伸为止。用内插法求出规定残余延伸强度力的精确值。将此力Fr除以试样的原始截面积So ，即得到所求的规定残余延伸强度Rr, 计算公式为: Rr=Fr/So,规定残余延伸强度（3）,卸力法,试验条件：圆棒试样，d = 10 mm；表式引伸计，标距50 mm，每1分格为0.01 mm；试验机最大量程600kN，选用度盘120N；预期残余延伸强度 Rr0.2 = 800N/mm；预拉力 Fo = 0.180078.54 = 6283N，取整为6000N； 引伸计条件零点1分格；Rr0.2要求伸长500.0
24、02 = 0.1mm，相当于10分格；第一次加载要求 10 +（12）= 1112 分格，加上零点总计13分格。卸载至6000N后，读数为2.3分格，即残余伸长1.3分格第二次加载要求 13 +（10 -1.3）+ 2 = 23.7分格，卸载至Fo后得到7.3分格残余伸长；第三次加载要求 23.7 +（10 - 7.3）+ 1 = 27.4分格，卸载至Fo后得到9.7分格残余伸长；继续进行试验，使得残余伸长达到或超过要求的10分格为止。试验记录见表,抗拉强度,从拉伸图上找出试验过程中的最大力值Fm（对于有屈服的材料屈服阶段之前不计）；或从测力盘上读取屈服阶段结束后试验过程中的最大力值Fm，将其
25、除以试样截面积So即得到抗拉强度Rm。其计算式为Rm = Fm / So,屈服点延伸率,1、屈服点延伸率Ae在力延伸曲线图上测定屈服点延伸率时，试验记录的曲线应超过均匀强化阶段。在曲线图上，经过屈服阶段结束点划一条平行于拉伸曲线弹性直线段的平行线，此平行线在延伸轴上的截距即为屈服点延伸，将其除以引伸计标距就可以得到屈服点延伸率Ae。计算公式为: Ae=Ly/Le100 %,最大力时的延伸率,在力延伸曲线图上测定最大力时的总延伸，将总延伸除以引伸计标距即得到最大力总伸长率Agt。计算公式为: Agt=Lm/Le100 % 从最大力总延伸中扣除弹性延伸部分，即得到最大力时的非比例延伸，将其除以引伸
26、计标距就得到最大力非比例伸长率Ag。计算公式为: Ag=Lg/Le100 % 试验中对于最大力为平台的力延伸曲线，取平台中点为对应的最大力总伸长率计算点。,断裂时的延伸率,图解法测定 A、At,在拉伸试验中，有些条件下,可以用引伸计来测定断裂时的延伸（引伸计一直跟踪到试样拉断），此时,引伸计标距应与试样原始标距一致。测得的断裂总延伸除以试样的引伸计标距即得到断裂总伸长率。计算公式为：At=Lf/Le100 % 当以引伸计记录的断裂时的总延伸作为伸长量测定断后伸长率时，应从总延伸中扣除弹性延伸部分。,断后伸长率,将拉断的试样紧密地对接在一起，尽量使试样轴线位于一直线上，并采取适当措施（例如：通过
27、螺丝施加压力），使试样断裂部分适当接触。测量采用分辨力优于0.1 mm的量具。,当试样拉断处到标距端点的距离均大于1/3 Lo时，直接测量标距两端点之间的距离LU 。测定断后伸长率时，如果所测得的值大于规定的要求，不管断裂位置在何处，采用哪一种测量方法，测量均为有效。,移位法测断后伸长率,如果试样拉断处到标距端点的距离小于1/3 Lo。则根据原始标距内的小标点数值，以试样拉断处为中心，向两侧数小标点数，直到其数值达到原始标距内的小标点数，断样较短的一段小标点数不足的部分由较长一段上的与拉断处对称位置的小标点数补足。测量上述所数的小标点数的距离LU 。将测量得到的数值LU减去试样原始标距Lo后，
28、再除以试样原始标距Lo即得到断后伸长率A。,低延性材料测断后伸长率,断后伸长率 5 % 时，还可以用下面的方法来测定A值。具体做法如下：试验前，以试样平行长度两端点O和O为圆心，以试样标距Lo为半径,分别划两个弧。试样拉断后，把断样部分在断裂处紧密地对接在一起，并使其两端受适当的压力，这可以在可调节距离的两顶针间做到。然后仍以Lo为半径，以较接近断裂处的端点为圆心，划第2个弧。用测量工具（工具显微镜）测出两弧之间的距离。此距离即为试样断后的伸长L。将其除以试样原始标距Lo即得到断后伸长率A。,断面收缩率,将试样断裂部分仔细地配接在一起，使其轴线处于同一直线上。对于圆形横截面试样，在缩颈最小处相
29、互垂直的方向测量直径，准确到1 %，取其算术平均值计算最小横截面积SU ；对于矩形横截面试样，测量缩颈处的最大宽度bU和最小厚度aU ,图(2-22)，两者之乘积为断后最小横截面积SU 。原始横截面积So与断后最小横截面积SU之差除以原始横截面积So得到的的百分比即为断面收缩率Z。,结果处理及数值修约,1、试样断于标距，造成性能不合格2、仪器设备发生故障3、有俩个以上缩颈及可见的冶金缺陷应注明,数值的进舍规则可概括为“四舍六入五考虑， 五后非零应进一，五后皆零视 奇偶，五前为偶应舍去，五前为奇则进一。”,例：拟修约到 0.5 乘以2 修约到1 修约到0.5 30.75 61.50 62.0 3
30、1.0,性能指标修约,试样形状对检测参数的影响,上屈服强度受形状的影响较大，而下屈服强度影响较小。试样肩部过渡形状的影响也是如此，随着肩部过渡的缓和，上屈服明显升高，而下屈服变化不大，如图所示。另外，低碳钢板矩形截面试样的断后伸长率与断面收缩率比截面积相同的圆棒试样的值要小。,试样尺寸及表面粗糙度的影响,试样尺寸对试验结果的影响一般情况下是：随着试样截面积的减小，其抗拉强度和断面收缩率有所增加。对于脆性材料而言，尺寸效应更为明显。表面粗糙度对塑性较好的材料影响不明显。但对塑性较差或脆性材料其影响显著增大，随着表面粗糙度的增加，材料的强度和塑性指标都有所降低。,夹持偏心的影响,进行拉伸试验时，一
31、般不容许试样受到偏心力的作用，因为它会使试样产生附加弯曲应力，从而造成试验结果的偏差，对于脆性材料，由于在拉伸过程中试样的变形不足以使拉伸的施力线与试样的轴线重合，这种偏差更为显著。造成试验时的偏心力作用，除了由于试验机的构造不良（对中不好）而产生外，还可能由于试样本身形状不对称，夹头的构造和按装不正确等因素产生。,拉伸速度的影响,对于不同的材料，试验速度对性能测定的影响不同。铝及其合金受拉伸速度的影响较小，软钢、不锈钢受拉伸速度的影响如图所示。可以看出：试验速度增加，强度性能指标升高，延性性能指标降低；反之，强度性能与延性性能指标的变化与上述相反。性能指标受速度的影响程度随材料的不同而有所差
32、异。,小结(1),1.拉伸试验条件:单轴,静载,恒温2.拉伸试验6个阶段中，工程中常用的4个为：弹性变形、屈服变形、均匀塑性变形、局部塑性变形 3.术语要点:与引伸计相关的变形称为延伸 与试样标距相关的变形称为伸长 一定条件下的应力称为强度4.拉伸曲线:载荷位移曲线,应力应变曲线,小结(2),一般拉伸试验的要求1.试验机与引伸计要定期检定并且合格2.截面测量数据要保留4位有效数字3.试样原始标距取到5mm的倍数4.引伸计的标距要大于试样工作段的1/25.作图法测定规定非比例延伸强度时变形轴要大于5mm,小结(3),测定不同的强度指标选用的位移速率d10mm的圆棒试样，L0=60mm，换算成位移
33、速度的限度为为：1、第一阶段（试验开始到上屈服）： （0.1081.08）mm/min2、第二阶段（屈服阶段）：（0.99）mm/min3、第三阶段（屈服结束到试样被拉断）：小于28.8mm/min,小结(4),检测数据关系1.同等条件下,长标距伸长率合格的试验短标距一定合格,反之不成立2.同等条件下,矩形试样的伸长率小于圆棒试样的伸长率3.规定非比例延伸强度Rp0.2一般相当于名义(条件)屈服强度4.检测的伸长率大于要求时,不论试样断于何处,伸长率应判为合格,小结(5),试样及试验特征1.一般条件下,试样截面尺寸增加,检测数据值减小2.一般条件下,板材不检测断面收缩率值3.一般条件下,棒材直
34、径大于4mm做比例试样,薄板及带材厚度小于3mm做定标距试样4.加载速率提高,强度上升,伸长率减小 加载速率减慢,伸长率增加,强度下降,钢的伸长率换算（1）,1、用已知比例标距的伸长率换算成其它比例标距的伸长率：r （ 换算因子，可查表得到）,钢的伸长率换算（2）,2、截面积相等的试样，从一个定标距伸长率换算成另一个定标距的伸长率：r 换算因子，可查表得到,3、由比例标距的伸长率换算成定标距的伸长率： r 换算因子，可查表得到,弹性模量的测定,Et = (F / So ) / ( L / Le )Etan = (F / SO ) / (L / Le ) Ech = (F / SO ) / (L
35、 / Le ),Et = () K / K Et = 213 Gpa,泊松比的测定,双引伸计，同时记录试样的横向变形轴向变形曲线 轴向力轴向变形曲线 = (t / Let ) / (L / Le ),真应力应变曲线,T = ( 1 + ) e = ( 1 + ),T =F/S=F/S0L0/L=F/S0*(L/L0)=(L+L0)/L0=( 1 + ) e =dl/l=(L/L0)=( 1 + ),应变硬化指数n值的测定,公式：T = k e 取对数：lgT = lgk + n lge 设：lgT = y lge = x lgk = b 则：y = b + nx n = N xy - x y
36、/ N x (x) 其中：T = ( 1 + ) ; e = ln ( 1 + )测量应变的上限应小于最大力下的应变而大于屈服阶段的应变,一般取20%的工程应变,r值n值标准试样,应变硬化指数n值测定实例,由表中的x，y值，按公式（29）可求出n值为 n = 0.150337,塑性应变比r值的测定,定义：r = eb / eT 其中：eb = ln（ b / bo） eT = ln（ t / to ） 由体积不变：bo to Lo=bt L 可得到：eT = ln（ bo Lo / b L） r = eb / eT = ln（bo / b）/ ln（ b L / bo Lo） 加权值r = （
37、 r0 + 2r45 + r90）/4 异性值r = 1/2（r0+ r90- 2 r45）试验时,一般取15-20%的工程应变,但不超过最大力下的应变,高温拉伸试验 （1）,高温拉伸试验与常温拉伸相比，有许多相同的试验规律，如：试验方法以及得到的拉伸图形状相似；也有不少有区别的地方，甚至，有些力学性能指标会呈现出与室温不同的规律，如：超过一定的温度，碳钢的屈服强度会变得不明显，从而难以测定。典型的低碳钢和不锈钢与温度相关的拉伸曲线如图所示。,高温拉伸试验 （2）,1、在常规拉力试验机上配置加热炉、温度测量及控制装置。2、用绑在试样上的热电偶来测量试样的温度，并通过控制器使加热炉保持试验温度。
38、3、为了测量试样的变形，通常用引伸杆将变形引至炉外，再通过百分表或差动式引伸计进行测量。也可以通过加热炉上的观察孔用测试放大镜测定试样的伸长量（对于能满足测试要求的试验也可以用载荷横梁位移曲线进行性能指标测定）4、加热炉均热区应为试样标距的2倍,高温拉伸试验 （3）,测定规定非比例伸长应力或进行残余应力验证试验时，为了卡装引伸杆从而将试样伸长引出炉外进行测量，还可以采用带凸耳（或凸环）的试样。试验时，应使温度在1小时内升至要求的试验温度，保温约10分钟后再进行加载,高温拉伸试验（4）,试验机：1级引伸计：能测量试样相对两测的伸长加热装置：温度测量装置：分辨率不大于1，误差不超过2,高温拉伸试验
39、（5）,测定不同的强度指标按照要求选用不同的速率D10圆棒试样，L0=60mm时，换算成位移速度的限度为：第一阶段（试验开始到上屈服）：0.060.3mm/min第二阶段（屈服阶段）：小于0.09mm/min第三阶段（屈服结束到试样被拉断）：1.212mm/min,高温拉伸试验（6）,抗拉强度 Rm 与温度之间的关系可以用Rm- 曲线表示。对于大多数碳钢、铬钼钢及耐热不锈钢，曲线大致可分为三个阶段。初始阶段，温度不高， Rm 随着温度升高明显下降；中间阶段 ， Rm缓慢下降；温度较高的第三阶段 ， Rm急剧下降。碳钢和某些合金钢，在中间阶段Rm会出现一个峰值。峰值温度与蓝脆温度相当。 非比例延
40、伸应力与温度之间的关系也有类似的特征。但中间阶段的峰值不明显。,高温拉伸试验（7）,变形与温度之间的关系可以用A-T曲线或Z-T曲线表示。碳钢和低合金钢的断后伸长率A和断面收缩率Z随温度的变化也可以分为三个阶段。在初始阶段，A和Z随着温度升高而逐渐下降；在中间阶段，A和Z达到一个最低值，然后又开始增加；第三阶段随着温度的进一步升高A和Z的值大幅度增加。,低温拉伸试验（1）,低温拉伸试验也是通过拉伸图来确定各类强度、塑性指标。低于一定的温度，碳钢的强度会大幅度提高，而塑性大幅度降低，断口呈现出脆性破坏的特征。典型的低碳钢和不锈钢与温度相关的拉伸曲线如图所示。在拉力试验机的框架内配上可放置冷却液的
41、制冷装置以及温度测定系统。测量试样的变形，通常用引伸杆将变形引到冷却装置外，再通过其它辅助测量仪器进行测量。试验时，当测量的温度达到试验温度后，保温1015分钟，开始进行试验。,低温拉伸试验（2）,试验机：1级低温恒温器：均温带长度不小于试样原始标距的1.5倍低温引伸计：在试验温度下按常温分级温度测量装置：灵敏度优于1，精度不低于0.1级，,温度允许偏差和梯度,低温拉伸试验（3）,测定不同的强度指标按照要求选用不同的速率D10圆棒试样，L0=60mm时，换算成位移速度的限度为：第一阶段（试验开始到上屈服）：0.1081.08mm/min第二阶段（屈服阶段）：0.99mm/min第三阶段（屈服结
42、束到试样被拉断）：小于28.8mm/min,小结(6),1.高温试验时,强度下降,伸长率增加,即材料变韧(蓝脆温度区例外)2.低温试验时,强度上升,伸长率减小,即材料变脆3.弹性模量分为:拉伸杨氏模量Et,切线模量Etan和弦线模量Ech 4.注意:真应力与真应变的值在试验全过程为单调增加,这与载荷位移曲线有所不同,例如:给定引伸计标距25mm,求规定总延伸强度Rt0.5解:规定总延伸强度Rt0.5所要求的变形为0.5%25=0.125mm在修正原点后的变形坐标轴上,取Om=0.125mm,过m点作一条与力坐标轴平行的直线,该直线与拉伸曲线的交截点即为Ft0.5,在力坐标轴上求出Ft0.5的数值,将它除以试样的原始截面积So ,就得到规定的非比例延伸强度Rt0.5,规定总延伸强度 举例,规定非比例延伸强度 举例,例如:给定引伸计标距50mm,求规定非比例延伸强度Rp0.2解:规定非比例延伸强度Rp0.2所要求的变形为0.2%50=0.1mm在修正原点后的变形坐标轴上,取OC=0.1mm,过C点作一条与拉伸曲线的弹性直线段部分平行的直线,该直线与拉伸曲线的交截点即为Fp0.2,在力坐标轴上求出Fp0.2的数值,将它除以试样的原始截面积So ,就得到规定的非比例延伸强度Rp0.2,
