什么是拉伸試驗(yàn)
1、 拉伸概述:
拉伸試驗(yàn)是標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣在靜態(tài)軸向拉伸力不斷作用下以規(guī)定的拉伸速度拉至斷裂,并在拉伸過程中連續(xù)記錄力與伸長量,從而求出其強(qiáng)度判據(jù)和塑性判據(jù)的力學(xué)性能試驗(yàn)。
強(qiáng)度指標(biāo):彈性極限、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度;
塑性指標(biāo):斷后伸長率、斷面收縮率。
2、拉伸概念:
1)應(yīng)力:應(yīng)力是在它所作用面積上的力,用N/mm2表示,在米制單位中,用千帕(kPa)或兆帕(MPa)表示。
2)應(yīng)變:是被測試材料尺寸的變化率,它是加載后應(yīng)力引起的尺寸變化。由于應(yīng)變是一個(gè)變化率,所以它沒有單位。
原始標(biāo)距(Lo):施力前的試樣標(biāo)距。
斷后標(biāo)距(Lu):試樣斷裂后的標(biāo)距。
平行長度(Lc):試樣兩頭部或兩夾持部分(不帶頭試樣)之間平行部分的長度。
斷后伸長率(A):是斷后標(biāo)距的殘余伸長(Lu-Lo)與原始標(biāo)距(Lo)之比的百分率。
斷面收縮率(Z):斷裂后試樣橫截面積的最大縮減量(So-Su)與原始橫截面積(So)之比的百分率。
最大力(Fm):試樣在屈服階段之后所能抵抗的最大力。
屈服強(qiáng)度:當(dāng)金屬材料呈現(xiàn)屈服現(xiàn)象時(shí),在試驗(yàn)期間達(dá)到塑性變形發(fā)生而力不增加的應(yīng)力點(diǎn)。
上屈服強(qiáng)度:試樣發(fā)生屈服而力首次下降前的最高應(yīng)力。
下屈服強(qiáng)度:在屈服期間,不計(jì)初始瞬時(shí)效應(yīng)時(shí)的最低應(yīng)力。
3、拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線
以低碳鋼的拉伸應(yīng)力—應(yīng)變曲線為例。
OB—彈性階段,BC—屈服階段
CD—強(qiáng)化階段,DE—頸縮階段
試樣在各階段變化的示意圖
1)彈性階段:
金屬材料在彈性變形階段,其應(yīng)力和應(yīng)變成正比例關(guān)系,符合胡克定律,即 σ= E·ε,其比例系數(shù)E稱為彈性模量。
彈性極限σp與比例極限σe非常接近,工程實(shí)際中近似地用比例極限代替彈性極限。
2)屈服階段:
屈服強(qiáng)度:當(dāng)金屬材料呈現(xiàn)屈服現(xiàn)象時(shí),在試驗(yàn)期間達(dá)到塑性變形發(fā)生而力不增加的應(yīng)力點(diǎn),應(yīng)區(qū)分上屈服強(qiáng)度和下屈服強(qiáng)度。通常把下屈服點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力值稱為屈服強(qiáng)度。
3)強(qiáng)化階段:
經(jīng)過屈服階段后,曲線從C點(diǎn)又開始逐漸上升,說明要使應(yīng)變增加,必須增加應(yīng)力,材料又恢復(fù)了抵抗變形的能力,這種現(xiàn)象稱作強(qiáng)化,CD段稱為強(qiáng)化階段(加工硬化)。
曲線最高點(diǎn)所對應(yīng)的應(yīng)力值記作,稱為材料的抗拉強(qiáng)度(或強(qiáng)度極限),它是衡量材料強(qiáng)度的又一個(gè)重要指標(biāo)。強(qiáng)度極限是材料在整個(gè)拉伸過程中所能承受的最大拉力。
4)頸縮階段:
曲線到達(dá)D點(diǎn),在試件比較薄弱的某一局部(材質(zhì)不均勻或有缺陷處),變形顯著增加,有效橫截面急劇減小,出現(xiàn)了縮頸現(xiàn)象。此后,試件的軸向變形主要集中在頸縮處,試件最后在頸縮處被拉斷。
a是低碳鋼的應(yīng)力-應(yīng)變曲線,它有鋸齒狀的屈服階段,分上下屈服,均勻塑性變形后產(chǎn)生縮頸,然后試樣斷裂;
b是中碳鋼的應(yīng)力-應(yīng)變曲線,它有屈服階段,但波動微小,幾乎成一條直線,均勻塑性變形后產(chǎn)生縮頸,然后試樣斷裂。
c是淬火后低、中溫回火鋼的應(yīng)力-應(yīng)變曲線,它無可見的屈服階段,均勻塑性變形后產(chǎn)生縮頸,然后試樣斷裂;
d是鑄鐵、淬火鋼等較脆材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線,它不僅無屈服階段,而且在產(chǎn)生少量均勻塑性變形后就突然斷裂。