金屬材料拉伸試驗影響因素及應對措施

榮 健，李 晶，呂海青，陳學勝

（北京衛星制造廠有限公司，北京 100190）

針對金屬材料進行拉伸試驗是對其質量與材料生產進行檢驗的主要項目之一，在進行拉伸試驗中得出的各項指標參數等數據，是進行反應金屬材料力學性能檢測的重要因素之一。但在實際進行金屬材料拉伸試驗中會出現諸多影響因素，最終就會對試驗結果與參數造成較為嚴重的影響。同時實際存在的影響因素不僅會對試驗結果造成影響，同時也會與試驗過程、樣品的尺寸等方面有著密不可分的關系。

1 樣品制備對試驗結果的影響及應對措施

1.1 樣品制備對試驗結果的影響分析

樣品制備在金屬材料拉伸試驗中占據極為重要的位置，是確?？梢垣@得準確數據的主要因素，根據檢驗樣品、GB/T6397-1986《金屬拉伸試驗試樣》對試樣的材料選擇、材料形狀、材料尺寸、材料加工精度與方式等方面，都進行了統一化的規定。在實際工作的過程中，對于板材與管材的試樣均屬于平板與圓管弧板帶肩試樣，通常情況下，在樣品制備的過程中會采用銑削切割加工的方式，同時在過渡圓的位置會停止進行刀具的運作，而當進刀的最后一刀尺寸較大時，這時在加工壓力的作用影響下，就會導致在對金屬材料的平行段進行銑削切割的過程中出現諸多讓道的情況，這時到達過渡圓弧與平行段銜接位置的截面積就會較小最終就會影響到實際測試數據的準確性與有效性。

1.2 樣品制備對試驗結果影響的應對措施

（1）在制備樣品的過程中，需要針對樣品進行檢驗，全面按照GB/T6397-1986《金屬拉伸試驗試樣》制備標準樣品，同時因國家標準對試樣的材料選擇、材料形狀、材料尺寸、材料加工精度與方式等方面，都進行了統一化的規定，因此，在實際制備樣品的過程中，就可以充分降低出現樣品尺寸不合格的情況；（2）針對材料的破壞性進行試驗，在試驗的過程中如果出現材料強度未達到標準時，就需要及時做出轉變，同時因考慮到材料質地的不均勻性，就需要在制備樣品的過程中準備多個樣品，從而可以確保為后續的試驗提供保障。

2 拉伸速度對試驗結果的影響及應對措施

2.1 拉伸速度對試驗結果的影響分析

在實際試驗的過程中，需要在所選材料的中心部分采取樣本，并將樣本制作為10 mm×15 mm 的熱變形模擬樣品，并且在Gleeble-3800 熱力模擬設備上展開試驗，在實際試驗的過程中變形的溫度分別為950 ℃、1050 ℃、1150 ℃等，在不同溫度下樣品的變形速度分別為0.01 s-1、1 s-1、10 s-1等。試驗過程中的具體試驗操作順序包括：在樣品的兩面分別放置鉭片，而后在鉭片與樣品之間均勻的涂抹一層潤滑試劑，以便可以有效防止在試驗變形的過程中樣品與鉭片之間出現摩擦情況而導致試驗結果不具有實質效果。

2.2 拉伸速度對試驗結果影響的應對措施

當變形速率較大時，促使金屬材料內部元素的錯位量不斷增加，流變應力也不斷提高。試驗溫度為950 ℃時，會對處在不同變形速率下的不銹鋼變形組織造成較大影響，而當變形速率達到0.01 s-1時，最初的結晶處會出現諸多微小的晶粒，當變速率為10 s-1時，則樣品中不會出現結晶。在通過950 ℃來測試不銹鋼時，會隨著變速率的不斷提高而促使結晶數量不斷下降。具體分析：當變形速率下降時就會促使變形的時間不斷增加，而在長時間的變形過程中會基于不銹鋼充足的結晶時間，最終就會使得在這一因素下的結晶數量較多。

3 引伸計裝卸與標定的影響及應對措施

3.1 引伸計對試驗結果的影響分析

引伸計在試驗設備中屬于一個重要的附件，其主要作用是對試驗樣品變形較小的試驗，例如：在測定金屬材料的彈性模量與規定非比例延伸強度的過程中，就需要在試驗設備中安裝引伸計，而如果不需要針對金屬材料的這兩個進行檢測時，則不需要安裝引伸計。引伸計裝夾、跟蹤與取下的方式、時機等方面，也會對彈性階段的試驗結果與曲線形態造成較為嚴重的影響。

3.2 引伸計裝卸、標定影響的應對措施

在針對引伸計裝卸、標定等影響制定應對措施時，可以通過以下幾個方面來實現：（1）目前金屬材料拉伸試驗中較常使用的引伸計為電子引伸計，在裝夾過程中需輕拿引伸計，促使兩刀刃可垂直接觸到式樣，同時在使用彈簧或橡皮筋將引伸計固定在試樣上，待裝好后取出標距桿墊片，促使力臂與標距桿之間的距離保持在0.5 mm。此外，還需充分保護好電子引伸計，確保不摔碰，同時需要確保引伸計刃口的鋒利度。而當處于最大伸長率時，引伸計就需隨著最大伸長率向下運作并記錄。但對質量較低的試驗樣品而言，當其被拉斷之后所產生的沖擊力較小，引伸計就可以追蹤試驗樣品，直至試驗樣品出現斷裂時結束；（2）在標定引伸計的過程中，需根據以下幾方面來實現：①在進行引伸計標定工作的過程中，具體的位移參數需要全面結合實際的增加量而不斷提高；②通常情況下引伸計的標定工作需要重復進行3 次以上，同時在每次標定的過程中，還需要將引伸計去下并重新安裝；③在測量的過程中，測量系統的相關參數需要確保其與標定時間相同；（3）在測量引伸計位置的過程中，需要全面根據以下幾個方面來實現：①在實際進行測量工作時，需要在引伸計的夾子上裝置刀口，待刀口安裝完成之后需要將已經調整好運行參數的X-Y 攝像記錄儀擺放到預定的位置中；②在測量的過程中需要不斷增加試驗樣品的承受壓力，而后通過壓力促使試驗樣品出現變形的情況，同時需要在X-Y 攝像記錄儀中指出X 軸上的位移量；③當試驗結束之后，及時整理儀器設備與機器。

4 結 語

綜上所述，在實際試驗的過程中可以得知，在相同溫度不同變形速率的情況之下，會隨著變形速率的不斷下降而導致變形的時間不斷增加，在這一時間內的樣品軟化時間也就會不斷增加，但流變應力會出現下降的情況，樣品的軟化機制也會通過動態回復不斷向凝結的方向過渡。