文|尹克強(qiáng) 王曉玄 張明浩

拉伸試驗(yàn)是研究力學(xué)性能的基礎(chǔ)性試驗(yàn)。在拉伸試驗(yàn)前，首先要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和材料的特性進(jìn)行制樣，制樣的優(yōu)劣直接影響著拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

金屬板材拉伸試樣

金屬棒材拉伸試樣

下面，我們將從五個(gè)方面進(jìn)行探討。

一、金屬材料拉伸試樣的加工方法影響拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。金屬材料多數(shù)硬度較大，在制樣過程中，必須防止材料發(fā)生過熱、加工硬化、變形等現(xiàn)象。如何防止這種現(xiàn)象的發(fā)生呢？線切割具有加工余量小、加工精度高、不破壞材料力學(xué)性能的優(yōu)點(diǎn)，只要是導(dǎo)電或者半導(dǎo)電的材料，都能用線切割進(jìn)行加工，且編制好加工程序后能夠?qū)崿F(xiàn)無人值守連續(xù)加工。因此，現(xiàn)在的金屬材料拉伸試樣多數(shù)采用線切割加工。

二、金屬材料拉伸試樣的表面粗糙度影響拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。四面機(jī)加工的矩形橫截面試樣其表面粗糙度對拉伸試驗(yàn)的結(jié)果影響明顯，尤其是對于塑性較差或脆性材料影響顯著。拉伸試驗(yàn)對于粗糙度的要求往往是有其極限值，在其極限值范圍內(nèi)時(shí)對其試驗(yàn)結(jié)果的影響不大，超出極限范圍后，隨著表面粗糙度的增加，材料的強(qiáng)度和塑性性能都有所降低，斷后伸長率也會(huì)逐步下降。

三、取樣部位影響拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。對于金屬線材，從取樣便利性考慮，一般從兩頭取樣。對于大直徑的圓鋼，中心的強(qiáng)度比較靠近表面部位，一般規(guī)定半徑的一半部位為取樣位置。如果在實(shí)際零部件上取樣時(shí)，一般取其最常用、最危險(xiǎn)、最薄弱的部位，因?yàn)檫@種部位最容易產(chǎn)生損壞。此外，還應(yīng)該考慮試樣的受力狀態(tài)與實(shí)物受力狀態(tài)相一致。這樣，試驗(yàn)的數(shù)據(jù)才更接近真實(shí)數(shù)據(jù)，才更有價(jià)值。

四、取樣方向影響拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。鋼材軋制或者鍛造時(shí)，金屬沿其主加工變形方向流動(dòng)，晶粒被拉長并排成行，且夾雜的其他物質(zhì)也同時(shí)沿主加工變形方向排列，由此會(huì)造成材料性能的方向性差異。對于金屬板材，縱向試樣下屈服強(qiáng)度通常高于橫向試樣，斷面收縮率也高于橫向試樣。因此，一般型鋼和鋼棒取縱向試樣，鋼板和鋼帶取橫向試樣，但窄鋼帶取橫向試樣寬度受限時(shí)，可取縱向試樣。

五、試樣的形狀和尺寸影響拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。對于同一類型的金屬材料，如果試樣的截面形狀不同，測得的上屈服強(qiáng)度會(huì)有明顯區(qū)別。矩形試樣的工作長度部分的對稱度，圓形試樣的工作部分軸線與夾頭部分的軸線不同心，都會(huì)在拉伸時(shí)產(chǎn)生偏心力，從而產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力，使強(qiáng)度和伸長率均降低。對于同一類型的金屬材料，隨著截面尺寸的增大，試樣的抗拉強(qiáng)度和塑性指標(biāo)都會(huì)降低。