金屬材料拉伸試驗影響因素及應(yīng)對措施

榮 健，李 晶，呂海青，陳學(xué)勝

（北京衛(wèi)星制造廠有限公司，北京 100190）

針對金屬材料進(jìn)行拉伸試驗是對其質(zhì)量與材料生產(chǎn)進(jìn)行檢驗的主要項目之一，在進(jìn)行拉伸試驗中得出的各項指標(biāo)參數(shù)等數(shù)據(jù)，是進(jìn)行反應(yīng)金屬材料力學(xué)性能檢測的重要因素之一。但在實際進(jìn)行金屬材料拉伸試驗中會出現(xiàn)諸多影響因素，最終就會對試驗結(jié)果與參數(shù)造成較為嚴(yán)重的影響。同時實際存在的影響因素不僅會對試驗結(jié)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(guān)系。

1 樣品制備對試驗結(jié)果的影響及應(yīng)對措施

1.1 樣品制備對試驗結(jié)果的影響分析

樣品制備在金屬材料拉伸試驗中占據(jù)極為重要的位置，是確?？梢垣@得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的主要因素，根據(jù)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(jìn)行了統(tǒng)一化的規(guī)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(jìn)行刀具的運作，而當(dāng)進(jìn)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(dǎo)致在對金屬材料的平行段進(jìn)行銑削切割的過程中出現(xiàn)諸多讓道的情況，這時到達(dá)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(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與有效性。

1.2 樣品制備對試驗結(jié)果影響的應(yīng)對措施

（1）在制備樣品的過程中，需要針對樣品進(jìn)行檢驗，全面按照GB/T6397-1986《金屬拉伸試驗試樣》制備標(biāo)準(zhǔn)樣品，同時因國家標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行了統(tǒng)一化的規(guī)定，因此，在實際制備樣品的過程中，就可以充分降低出現(xiàn)樣品尺寸不合格的情況；（2）針對材料的破壞性進(jìn)行試驗，在試驗的過程中如果出現(xiàn)材料強(qiáng)度未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時，就需要及時做出轉(zhuǎn)變，同時因考慮到材料質(zhì)地的不均勻性，就需要在制備樣品的過程中準(zhǔn)備多個樣品，從而可以確保為后續(xù)的試驗提供保障。

2 拉伸速度對試驗結(jié)果的影響及應(yīng)對措施

2.1 拉伸速度對試驗結(jié)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(shè)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(xiàn)摩擦情況而導(dǎo)致試驗結(jié)果不具有實質(zhì)效果。

2.2 拉伸速度對試驗結(jié)果影響的應(yīng)對措施

當(dāng)變形速率較大時，促使金屬材料內(nèi)部元素的錯位量不斷增加，流變應(yīng)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(dāng)變形速率達(dá)到0.01 s-1時，最初的結(jié)晶處會出現(xiàn)諸多微小的晶粒，當(dāng)變速率為10 s-1時，則樣品中不會出現(xiàn)結(jié)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(jié)晶數(shù)量不斷下降。具體分析：當(dāng)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(jié)晶時間，最終就會使得在這一因素下的結(jié)晶數(shù)量較多。

3 引伸計裝卸與標(biāo)定的影響及應(yīng)對措施

3.1 引伸計對試驗結(jié)果的影響分析

引伸計在試驗設(shè)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(guī)定非比例延伸強(qiáng)度的過程中，就需要在試驗設(shè)備中安裝引伸計，而如果不需要針對金屬材料的這兩個進(jìn)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(jī)等方面，也會對彈性階段的試驗結(jié)果與曲線形態(tài)造成較為嚴(yán)重的影響。

3.2 引伸計裝卸、標(biāo)定影響的應(yīng)對措施

在針對引伸計裝卸、標(biāo)定等影響制定應(yīng)對措施時，可以通過以下幾個方面來實現(xiàn)：（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(biāo)距桿墊片，促使力臂與標(biāo)距桿之間的距離保持在0.5 mm。此外，還需充分保護(hù)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(dāng)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(zhì)量較低的試驗樣品而言，當(dāng)其被拉斷之后所產(chǎn)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(xiàn)斷裂時結(jié)束；（2）在標(biāo)定引伸計的過程中，需根據(jù)以下幾方面來實現(xiàn)：①在進(jìn)行引伸計標(biāo)定工作的過程中，具體的位移參數(shù)需要全面結(jié)合實際的增加量而不斷提高；②通常情況下引伸計的標(biāo)定工作需要重復(fù)進(jìn)行3 次以上，同時在每次標(biāo)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(tǒng)的相關(guān)參數(shù)需要確保其與標(biāo)定時間相同；（3）在測量引伸計位置的過程中，需要全面根據(jù)以下幾個方面來實現(xiàn)：①在實際進(jìn)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(jīng)調(diào)整好運行參數(shù)的X-Y 攝像記錄儀擺放到預(yù)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(xiàn)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(dāng)試驗結(jié)束之后，及時整理儀器設(shè)備與機(jī)器。

4 結(jié) 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(dǎo)致變形的時間不斷增加，在這一時間內(nèi)的樣品軟化時間也就會不斷增加，但流變應(yīng)力會出現(xiàn)下降的情況，樣品的軟化機(jī)制也會通過動態(tài)回復(fù)不斷向凝結(jié)的方向過渡。