影響金屬材料拉伸試驗(yàn)結(jié)果的因素有哪些？

拉伸試驗(yàn)是在對(duì)金屬材料產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)定過(guò)程中使用的zui廣泛的實(shí)驗(yàn)。但是，有很多因素都可以影響拉伸試驗(yàn)的結(jié)果，只有明確了具體的影響因素，才能針對(duì)這些影響因素進(jìn)行具體分析。根據(jù)研究分析結(jié)果制定實(shí)驗(yàn)相關(guān)操作規(guī)定和試驗(yàn)流程，才能保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性和性。

1.取樣以及試樣制備對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響

1.1.取樣部位的影響

從金屬材料的不同位置取樣獲得的實(shí)驗(yàn)樣本，其力學(xué)性能往往存在一些差異，例如圓鋼40mm其中心處的抗拉強(qiáng)度低于1/4處的抗拉強(qiáng)度，且斷后拉伸率也存在差別，可見(jiàn)取樣部位對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有著不可忽視的影響。由于金屬材料在鑄造形成、加工過(guò)程中，成分、內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)、冶金缺陷、加工變形分布不均，因此使得同一批，甚至同一產(chǎn)品的不同部位的力學(xué)性能出現(xiàn)了差異。因此在取樣時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，以避免實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)偏差造成誤判。

1.2.取樣方向的影響

取樣方向的差異會(huì)直接影響金屬材料拉伸試驗(yàn)的斷后伸長(zhǎng)率、屈服強(qiáng)度以及抗拉強(qiáng)度等各項(xiàng)性能指標(biāo)，尤其是斷后伸長(zhǎng)率受到的影響更大。若采取橫向取樣，則依照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)之后的斷后伸長(zhǎng)率則不能夠達(dá)標(biāo)。通常垂直于軋制方向，則金屬力學(xué)性能則可能不達(dá)標(biāo);平行于軋制方向，則金屬力學(xué)性能良好。

1.3.試樣的形狀、尺寸的影響

同一材料同一狀態(tài)的金屬材料，如果截面形狀不同，測(cè)得的結(jié)果對(duì)屈服強(qiáng)度中的上屈服強(qiáng)度ReH影響大，對(duì)下屈服強(qiáng)度ReH影響小。矩形試樣的工作長(zhǎng)度部分的對(duì)稱度，圓形試件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，產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力，使強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率均降低。

試樣的尺寸的大小對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響是，同一材料同一狀態(tài)的金屬材料試樣，大橫截面積(大尺寸)的試樣的抗拉強(qiáng)度較小尺寸的低，而且塑性指標(biāo)也下降。

1.4.試樣制備方法的影響

切取樣坯時(shí)必須防止因受熱、加工硬化及變形而影響其力學(xué)性能。切取樣坯時(shí)應(yīng)留有足夠的機(jī)加工余量，一般應(yīng)不少于鋼材直徑和厚度，但zui小不少于20mm，這樣機(jī)加工試樣時(shí)，可以把受熱或冷加工硬化的部分完全去除掉，以免影響性能的測(cè)定。從樣坯機(jī)加工成試樣，一般通過(guò)車、銑、刨、磨等機(jī)加工，但車削、切削和磨削的深度和走刀速度及潤(rùn)滑冷卻均應(yīng)適當(dāng)，以防止發(fā)生因受熱或冷加工硬化而影響材料的性能。

2.實(shí)驗(yàn)設(shè)備和測(cè)試儀器對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響

2.1.試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)機(jī)與引伸計(jì)是金屬材料拉伸試驗(yàn)中常用的兩種試驗(yàn)設(shè)備。其中，前者主要用來(lái)向試件施加作用力，同時(shí)測(cè)量作用力數(shù)值;后者主要用來(lái)進(jìn)行位移或者延伸的測(cè)定。以上兩種試驗(yàn)設(shè)備將會(huì)直接影響試驗(yàn)結(jié)果數(shù)值的準(zhǔn)確信和真實(shí)性。所以，試驗(yàn)時(shí)必須要確保試驗(yàn)機(jī)與引伸計(jì)在檢定合格的有效期之內(nèi)。另外，需要注意的是，如果試樣加偏、加歪、試樣彎曲、不平直等都是引起受力不同軸的因素，進(jìn)而影響測(cè)量結(jié)果。

2.2.測(cè)量?jī)x器方面

尺寸測(cè)量?jī)x和量具是在金屬材料拉伸試驗(yàn)過(guò)程當(dāng)中zui為常用的測(cè)量?jī)x器，要求這些測(cè)量?jī)x器的精度必須符合試驗(yàn)要求。其中，對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度影響zui大的因素主要是量具分辨力;除此之外，測(cè)量時(shí)的壓力值、量具砧面污染以及量具零點(diǎn)等因素也會(huì)試驗(yàn)時(shí)的數(shù)量測(cè)量精度產(chǎn)生影響。所以，在進(jìn)行試驗(yàn)之前，必須要對(duì)各種測(cè)量?jī)x器進(jìn)行校驗(yàn)，同時(shí)保持量具的清潔干凈。

3.夾持方法對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響

拉伸試驗(yàn)檢測(cè)中夾持方法非常重要，如果試樣夾不住，試驗(yàn)則無(wú)法進(jìn)行;如果加持方法不合理，則會(huì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)較大誤差。在進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí)，常出現(xiàn)試樣常因應(yīng)力集中而斷在加持部分或標(biāo)距外的過(guò)渡區(qū)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗的現(xiàn)象。試驗(yàn)機(jī)的加載軸線應(yīng)與試樣的幾何中心一致，如果不一致，會(huì)造成偏心加載而產(chǎn)生彎曲。一般不允許對(duì)試樣施加偏心力，因?yàn)榱Φ钠娜菀资乖囼?yàn)力與試樣軸線產(chǎn)生明顯偏移;拉伸夾具選用不當(dāng)會(huì)使試樣產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力，從而使結(jié)果產(chǎn)生誤差，同時(shí)拉伸夾具選用不當(dāng)也極易引起拉伸試樣打滑或斷在鉗口內(nèi)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)偏低?？傊?，加載系統(tǒng)、試樣幾何形狀尺寸以及非均質(zhì)試樣都可能引起偏心加載，要盡量減少這些偏心效應(yīng)。

4.試驗(yàn)環(huán)境溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響

即使是普通的金屬材料，實(shí)驗(yàn)環(huán)境的溫度不同實(shí)驗(yàn)結(jié)果也不盡相同，尤其是一些溫度敏感性較高的金屬材料，受溫度的影響更為明顯。通常情況下，溫度越高，則金屬材料的強(qiáng)度性能指標(biāo)則越低，同時(shí)塑性性能指標(biāo)越高。所以，如果金屬材料對(duì)溫度敏感，則需要利用溫度系數(shù)進(jìn)行修正。對(duì)于常規(guī)試驗(yàn)而言，試驗(yàn)時(shí)的環(huán)境溫度應(yīng)該控制在10℃～35℃之間。在該環(huán)境溫度下，如果采用高精度傳感器或者金屬材料特殊，則需要認(rèn)真考慮溫度因素，如果需要，則應(yīng)該進(jìn)行必要的修正。

5.人為因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響

在拉伸試驗(yàn)中試樣的橫截面積非常關(guān)鍵，但是在一些產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)說(shuō)明上會(huì)明確規(guī)定其拉伸的試驗(yàn)橫截面積，并且要按照名義尺寸的橫截面積規(guī)定要求。在產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中如果沒(méi)有特殊的規(guī)定，就必須要遵循國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)其實(shí)際尺寸進(jìn)行測(cè)量。但是如果都是按照名義的尺寸去計(jì)算其橫截面積，所測(cè)試的得出的結(jié)果則會(huì)受到一定的影響，甚至把合格強(qiáng)度的測(cè)為不合格的，存在把不合格測(cè)定為合格的情況。

且拉伸試樣時(shí)必須要按照直徑的大小來(lái)選擇外徑的千分尺以及游標(biāo)卡尺等。一旦應(yīng)用的測(cè)量方法不夠，則會(huì)影響到人為的尺寸在進(jìn)行測(cè)量時(shí)出偏大，甚至給強(qiáng)度測(cè)試出現(xiàn)偏低的測(cè)量結(jié)果。如果當(dāng)量具的測(cè)量面和試樣軸線出現(xiàn)垂直時(shí)，所測(cè)量得到的結(jié)果就是d1>d0。在實(shí)際操作光圓拉伸試驗(yàn)中，外徑以及在薄板的矩形拉伸試樣，由于外徑千分尺測(cè)量同一圈就0.5mm，如果不注意的話就很容易看錯(cuò)一圈，將外徑千分尺測(cè)量時(shí)的數(shù)據(jù)讀成0.5mm，這就造成測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確的現(xiàn)象。通常如果操作的技術(shù)以及在主觀因素下出現(xiàn)不同情況時(shí)，則會(huì)給測(cè)量的結(jié)果造成一定的誤差。即使在相同條件下，由不同人員進(jìn)行拉伸試驗(yàn)操作，實(shí)驗(yàn)結(jié)果多少也存在一些差異。

以上總結(jié)的五方面不同因素對(duì)于金屬材料拉伸試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的影響是不同的。在實(shí)際檢測(cè)中為了確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，必須盡量減小各種因素的影響。因此要針對(duì)各種影響因素制定各種操作流程規(guī)定，保證試驗(yàn)方法正確。