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金属材料室温拉伸试验影响因素 力学性能是金属材料的重要性能指标, 金属材料室温拉伸试验是获取力学性能指标最常用、最基本的手段, 它广泛应用于板、带、管、棒、型和丝材等冶金产品的检验及质量评估。 影响金属材料室温后伸试验结果准确度的因素很多, 为限制这些因素的影响, 使测量结果具有可比性, 首先要使拉伸试验方法标准化。中国现行国家标准GB/T228.1- 2010《金属材料室温拉伸试验方法》就是等效采用国际标准, 该标准统一了试验方法, 为冶金产品生产企业提供了检测技术支持, 也为有关生产企业、用户和第三方质检机构开展产品质量检验工作提供了统一方法标准。 1.1、金属材料室温拉伸试验方法 金属材料受力后会出现各种不同的物理现象, 呈现出与弹性和非弹性反应相关, 或涉及应力——应变关系的力学特征。金属材料室温拉伸试验的原理就是在室温下, 将试样置于试验机夹具内, 以一定的速率给试样施加拉伸力, 直至测出所需的一项或几项力学性能, 一般情况下拉至断裂。生产企业、用户和第三方质检机构经常测量的力学性能参数主要有强度指标( 如抗拉强度和屈服强度) 和塑性指标( 如断后伸长率和断面收缩率) 等, 这些参数是力学性能的主要指标, 基本上可反映出金属材料的力学性能, 是判定金属材料性能优劣的重要依据。 1.2、影响金属材料室温拉伸试验的主要因素 金属材料的力学性能取决于材料本身, 即材料的化学成分、组织结构等, 特定的材料决定了特定的性能, 但相同的材料通过不同的拉伸试验过程所反映的性能指标却不一定相同, 即测量结果不尽相同。与测量过程相关的主要因素: 试样、测量仪器和设备、夹持方法、试验方法、拉伸速率、温度及人员等。 1.2.1 试样 试样是金属材料各种性能的载体, 金属拉伸试验是通过对试样的试验来获得其力学性能指标的。正确取样是保证测量准确的基础。取样部位、取样方向、样坯的切取及试样制备等对拉伸试验结果都有影响。 1.2.1.1 取样部位 在产品不同部位取样,其力学性能出现差异。对圆钢,其中心处的抗拉强度低于1/4处的抗拉强度,Φ40mm的圆钢相差22 N/mm2,约3. 39%;Φ60mm的圆钢相差19N/ mm2,约3.25%;断后伸长率也存在差别,Φ40 mm的圆钢结果相差约7.44%,Φ60mm的圆钢结果相差约5. 45%;对槽钢,在腰部和腿部不同部位取样其拉伸性能也有差异。如同在1/3处取样,抗拉强度相差29N/ mm2约6.53%,屈服强度相差21N/mm2约5.92%,断后伸长率相差约3.04%。可见,取样部位对试验结果有着不可忽视影响。究其原因,由于金属材料在铸造成形、加工过程中,成份、组织结构、冶金缺陷、加工变形分布不均,使得同一批,甚至是同一产品的不同部位的力学性能出现差异。 *数据来源：金属材料室温拉伸试验影响因素浅析 姜美琴 江苏冶金 2007年4月 第35卷2期 P28，表1 1.2.1.2 取样方向 表3为同一批热轧酸洗卷，不同部位（头、尾部）及不同方向（纵向、横向)取样所做的拉伸比对试验数据。从表中可见, 不同取样方向及取样部位, 抗拉强度和屈服强度及断后伸长率都有差异,尤其是屈服强度差异十分大,头部试样相差约34.46Mpa ,尾部试样相差约27.53Mpa。这就可能导致纵向试样符合要求而横向试样却不符合的状况。 冶金产品在生产过程中一般是通过压力加工使产品具有一定的横截面,加工时,材料的金属晶粒和夹杂沿主变形方向流动排列,形成金属纤维组织,并造成性能的各向异性。一般在轧制方向上具有较好的力学性能, 而在垂直于轧制方向上性能较为低劣。 1.2.1.2. 样坯的切取和试样制备的方法 切取样坯的方法很多,有冷剪法、火焰切割法、砂轮片切割法、机械加工法等,但不管采用哪种方法, 必须防止因受热、加工硬化及变形而影响其力学性能。切取样坯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。 对于板材、扁材或带材, 应从外观检查合格的产品上切取样坯, 并保留其原表面不受损伤; 从盘卷上切取线材和薄板(带)样坯时,可以进行校直和校平,但不得损伤试样表面;刻划试样原始标距时不能损伤试样表面。 从样坯机加工成试样, 一般通过车、铣、刨、磨等机加工,但车削、切削和磨削的深度和走刀速度及润滑冷却均应适当, 以防止发生因受热或冷加工硬化而影响材料的性能。板材试样一般采用CNC数控铣床进行加工，以提高加工效率及减少人为误差。 1.2.1.3 试样的横截面形状与尺寸 *数据来源：金属材料室温拉伸试验影响因素浅析 姜美琴 江苏冶金 2007年4月 第35卷2期 P29，表3 在化学成分相对一致的同一批次的钢管及圆钢中取样,制成不同形状与