金屬材料拉伸試驗(yàn) ISO 6892-1

金屬材料的力學(xué)性能是其在工程應(yīng)用中選材、設(shè)計(jì)和質(zhì)量控制的核心依據(jù)。其中，拉伸試驗(yàn)是最基礎(chǔ)、最廣泛使用的力學(xué)性能測(cè)試方法之一，用于評(píng)估材料在靜載荷作用下的強(qiáng)度、塑性和彈性特性。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）制定的 ISO 6892-1:2019《金屬材料 拉伸試驗(yàn) 第1部分：室溫試驗(yàn)方法》 是全球范圍內(nèi)權(quán)威的金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，為鋼鐵、鋁合金、銅合金、鈦合金等各類金屬材料的拉伸性能測(cè)定提供了統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范和測(cè)試流程。

該標(biāo)準(zhǔn)適用于厚度不小于0.3 mm的金屬板材、帶材、棒材、管材及型材等產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械、航空航天、汽車、建筑和能源等行業(yè)。

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拉伸試驗(yàn)的主要目的是測(cè)定金屬材料在單軸拉伸載荷下的以下關(guān)鍵力學(xué)性能指標(biāo)：

• 抗拉強(qiáng)度（Rm）：材料在斷裂前所能承受的最大應(yīng)力，單位為兆帕（MPa）。

• 屈服強(qiáng)度（Rp0.2 或 ReL/ReH）：材料開(kāi)始發(fā)生明顯塑性變形時(shí)的應(yīng)力。對(duì)于無(wú)明顯屈服點(diǎn)的材料，常用規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度 Rp0.2（即塑性延伸率達(dá)到0.2%時(shí)的應(yīng)力）表示。

• 斷后伸長(zhǎng)率（A）：試樣斷裂后標(biāo)距部分的殘余伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距之比，反映材料的塑性。

• 最大力總延伸率（Agt）：試樣達(dá)到最大力時(shí)的總延伸率，用于評(píng)估材料的均勻塑性變形能力。

• 斷面收縮率（Z）：試樣斷裂處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積之比，體現(xiàn)材料的局部塑性變形能力。

這些參數(shù)是材料設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)安全評(píng)估和工藝優(yōu)化的重要依據(jù)。

試樣要求

根據(jù) ISO 6892-1，拉伸試樣通常分為比例試樣和非比例試樣兩類，常見(jiàn)形式包括：

• 矩形截面試樣：適用于板材和帶材，標(biāo)距 L? 與原始橫截面積 S? 滿足 L? = k√S?（k 通常為5.65或11.3）。

• 圓形截面試樣：適用于棒材和型材，常用直徑為4 mm、6 mm、10 mm等。

• 帶頭試樣與不帶頭試樣：根據(jù)夾持方式選擇。

試樣加工需避免因切削、加熱或冷作硬化等因素影響材料性能。標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試樣尺寸公差、表面粗糙度和幾何精度均有明確規(guī)定。

試驗(yàn)設(shè)備

拉伸試驗(yàn)通常在萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，設(shè)備需滿足以下要求：

• 具備精確的力測(cè)量系統(tǒng)（力值精度不低于1級(jí)）。

• 能夠控制橫梁位移或應(yīng)變速率。

• 配備引伸計(jì)，用于精確測(cè)量試樣的延伸量，特別是屈服階段和彈性模量的測(cè)定。

• 設(shè)備應(yīng)定期校準(zhǔn)，符合 ISO 7500-1（力測(cè)量系統(tǒng)）和 ISO 9513（引伸計(jì)校準(zhǔn)）的要求。

試驗(yàn)條件與速率控制

ISO 6892-1 對(duì)試驗(yàn)速率有嚴(yán)格規(guī)定，分為兩個(gè)階段：

（1）彈性階段（測(cè)定屈服性能）

• 采用應(yīng)力速率或應(yīng)變速率控制。

• 推薦在彈性范圍內(nèi)使用恒定的應(yīng)變速率，通常為 6–60 MPa/s（對(duì)應(yīng)應(yīng)變速率約為 0.00025/s 至 0.0025/s）。

• 在接近屈服點(diǎn)時(shí)，應(yīng)降低速率以準(zhǔn)確捕捉屈服行為。

（2）塑性階段（測(cè)定抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率）

• 進(jìn)入塑性變形后，推薦使用恒定的引伸計(jì)標(biāo)距內(nèi)的應(yīng)變速率，通常為 0.002/s ± 20%（即 0.2%/s）。

• 或采用恒定的橫梁分離速率，但需確保不會(huì)顯著影響測(cè)試結(jié)果。

精確控制試驗(yàn)速率對(duì)結(jié)果的可比性和準(zhǔn)確性至關(guān)重要。