影響金屬材料拉伸試驗結果的因素

      拉伸試驗是在對金屬材料產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行檢測和評定過(guò)程中使用的zui廣泛的實(shí)驗。但是，有很多因素都可以影響拉伸試驗的結果，只有明確了具體的影響因素，才能針對這些影響因素進(jìn)行具體分析。根據研究分析結果制定實(shí)驗相關(guān)操作規定和試驗流程，才能保證實(shí)驗結果的真實(shí)性和性。
    1.取樣以及試樣制備對實(shí)驗結果的影響
    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其中心處的抗拉強度低于1/4處的抗拉強度，且斷后拉伸率也存在差別，可見(jiàn)取樣部位對實(shí)驗結果有著(zhù)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、內部組織結構、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)性能出現了差異。因此在取樣時(shí)應嚴格按標準進(jìn)行，以避免實(shí)驗結果出現偏差造成誤判。
    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的斷后伸長(cháng)率、屈服強度以及抗拉強度等各項性能指標，尤其是斷后伸長(cháng)率受到的影響更大。若采取橫向取樣，則依照有關(guān)標準，試驗之后的斷后伸長(cháng)率則不能夠達標。通常垂直于軋制方向，則金屬力學(xué)性能則可能不達標；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，測得的結果對屈服強度中的上屈服強度ReH影響大，對下屈服強度ReH影響小。矩形試樣的工作長(cháng)度部分的對稱(chēng)度，圓形試件的工作部分軸線(xiàn)與夾頭部分的軸線(xiàn)不同心，都會(huì )在拉伸時(shí)產(chǎn)生偏心力，產(chǎn)生附加彎曲應力，使強度和伸長(cháng)率均降低。
    試樣的尺寸的大小對試驗結果的影響是，同一材料同一狀態(tài)的金屬材料試樣，大橫截面積（大尺寸）的試樣的抗拉強度較小尺寸的低，而且塑性指標也下降。
    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)應留有足夠的機加工余量，一般應不少于鋼材直徑和厚度，但zui小不少于20mm，這樣機加工試樣時(shí)，可以把受熱或冷加工硬化的部分*去除掉，以免影響性能的測定。從樣坯機加工成試樣，一般通過(guò)車(chē)、銑、刨、磨等機加工，但車(chē)削、切削和磨削的深度和走刀速度及潤滑冷卻均應適當，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)驗設備和測試儀器對實(shí)驗結果的影響
    2.1.試驗設備
    試驗機與引伸計是金屬材料拉伸試驗中常用的兩種試驗設備。其中，前者主要用來(lái)向試件施加作用力，同時(shí)測量作用力數值;后者主要用來(lái)進(jìn)行位移或者延伸的測定。以上兩種試驗設備將會(huì )直接影響試驗結果數值的準確信和真實(shí)性。所以，試驗時(shí)必須要確保試驗機與引伸計在檢定合格的有效期之內。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)而影響測量結果。
    2.2.測量?jì)x器方面
    尺寸測量?jì)x和量具是在金屬材料拉伸試驗過(guò)程當中zui為常用的測量?jì)x器，要求這些測量?jì)x器的精度必須符合試驗要求。其中，對測量準確度影響zui大的因素主要是量具分辨力;除此之外，測量時(shí)的壓力值、量具砧面污染以及量具零點(diǎn)等因素也會(huì )試驗時(shí)的數量測量精度產(chǎn)生影響。所以，在進(jìn)行試驗之前，必須要對各種測量?jì)x器進(jìn)行校驗，同時(shí)保持量具的清潔干凈。
    3.夾持方法對實(shí)驗結果的影響
    拉伸試驗檢測中夾持方法非常重要，如果試樣夾不住，試驗則無(wú)法進(jìn)行；如果加持方法不合理，則會(huì )實(shí)驗結果出現較大誤差。在進(jìn)行拉伸試驗時(shí)，常出現試樣常因應力集中而斷在加持部分或標距外的過(guò)渡區，導致實(shí)驗失敗的現象。試驗機的加載軸線(xiàn)應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。一般不允許對試樣施加偏心力，因為力的偏心容易使試驗力與試樣軸線(xiàn)產(chǎn)生明顯偏移；拉伸夾具選用不當會(huì )使試樣產(chǎn)生附加彎曲應力，從而使結果產(chǎn)生誤差，同時(shí)拉伸夾具選用不當也極易引起拉伸試樣打滑或斷在鉗口內，導致實(shí)驗數據不準確或實(shí)驗數據偏低?？傊?，加載系統、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。
    4.試驗環(huán)境溫度對實(shí)驗結果的影響
    即使是普通的金屬材料，實(shí)驗環(huán)境的溫度不同實(shí)驗結果也不盡相同，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，則金屬材料的強度性能指標則越低，同時(shí)塑性性能指標越高。所以，如果金屬材料對溫度敏感，則需要利用溫度系數進(jìn)行修正。對于常規試驗而言，試驗時(shí)的環(huán)境溫度應該控制在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，則需要認真考慮溫度因素，如果需要，則應該進(jìn)行必要的修正。
    5.人為因素對實(shí)驗結果的影響
    在拉伸試驗中試樣的橫截面積非常關(guān)鍵，但是在一些產(chǎn)品的標準說(shuō)明上會(huì )明確規定其拉伸的試驗橫截面積，并且要按照名義尺寸的橫截面積規定要求。在產(chǎn)品的標準當中如果沒(méi)有特殊的規定，就必須要遵循國家標準要求，對其實(shí)際尺寸進(jìn)行測量。但是如果都是按照名義的尺寸去計算其橫截面積，所測試的得出的結果則會(huì )受到一定的影響，甚至把合格強度的測為不合格的，存在把不合格測定為合格的情況。
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卡尺等。一旦應用的測量方法不夠，則會(huì )影響到人為的尺寸在進(jìn)行測量時(shí)出偏大，甚至給強度測試出現偏低的測量結果。如果當量具的測量面和試樣軸線(xiàn)出現垂直時(shí)，所測量得到的結果就是d1>d0。在實(shí)際操作光圓拉伸試驗中，外徑以及在薄板的矩形拉伸試樣，由于外徑千分尺測量同一圈就0.5mm，如果不注意的話(huà)就很容易看錯一圈，將外徑千分尺測量時(shí)的數據讀成0.5mm，這就造成測量結果不準確的現象。通常如果操作的技術(shù)以及在主觀(guān)因素下出現不同情況時(shí)，則會(huì )給測量的結果造成一定的誤差。即使在相同條件下，由不同人員進(jìn)行拉伸試驗操作，實(shí)驗結果多少也存在一些差異。

    以上總結的五方面不同因素對于金屬材料拉伸試驗檢測結果的影響是不同的。在實(shí)際檢測中為了確保實(shí)驗數據的準確，必須盡量減小各種因素的影響。因此要針對各種影響因素制定各種操作流程規定，保證試驗方法正確。