拉伸試驗的指標和試驗方法

拉伸試驗
tensile test
　　測定材料在拉伸載荷作用下的一系列特性的試驗，又稱抗拉試驗。它是材料機械性能試驗的基本
方法之一，主要用于檢驗材料是否符合規定的標準和研究材料的性能。
　　性能指標 　拉伸試驗可測定材料的一系列強度指標和塑性指標。強度通常是指材料在外力作用
下抵抗產生彈性變形、塑性變形和斷裂的能力。材料在承受拉伸載荷時，當載荷不增加而仍繼續發生明
顯塑性變形的現象叫做屈服。產生屈服時的應力，稱屈服點或稱物理屈服強度，用σS（帕）表示。工程
上有許多材料沒有明顯的屈服點，通常把材料產生的殘余塑性變形為 0.2％時的應力值作為屈服強度，
稱條件屈服極限或條件屈服強度，用σ0.2 表示。材料在斷裂前所達到的大應力值，稱抗拉強度或強
度極限，用σb（帕）表示。
　　塑性是指金屬材料在載荷作用下產生塑性變形而不致破壞的能力，常用的塑性指標是延伸率和斷面
收縮率。延伸率又叫伸長率,是指材料試樣受拉伸載荷折斷后,總伸長度同原始長度比值的百分數,用δ表
示。斷面收縮率是指材料試樣在受拉伸載荷拉斷后，斷面縮小的面積同原截面面積比值的百分數，用ψ
表示。
　　條件屈服極限σ0.2、強度極限σb、伸長率 δ和斷面收縮率ψ是拉伸試驗經常要測定的四項性能指
標。此外還可測定材料的彈性模量E、比例極限σp、彈性極限σe等。
　　試驗方法 　拉伸試驗在材料試驗機上進行。試驗機有機械式、液壓式、電液或電子伺服式等型
式。試樣型式可以是材料全截面的，也可以加工成圓形或矩形的標準試樣。鋼筋、線材等一些實物樣品
一般不需要加工而保持其全截面進行試驗。試樣制備時應避免材料組織受冷、熱加工的影響，并保證一
定的光潔度。
　　試驗時，試驗機以規定的速率均勻地拉伸試樣，試驗機可自動繪制出拉伸曲線圖。對于低碳鋼等塑
性好的材料，在試樣拉伸到屈服點時，測力指針有明顯的抖動，可分出上、下屈服點（ 和），在
計算時,常取。材料的 δ和ψ可將試驗斷裂后的試樣拼合，測量其伸長和斷面縮小而計算出來。
　　拉伸曲線圖 　由試驗機繪出的拉伸曲線，實際上是載荷－伸長曲線，如將載荷坐標值
和伸長坐標值分別除以試樣原截面積和試樣標距，就可得到應力－應變曲線圖。圖中
op部分呈直線，此時應力與應變成正比，其比值為彈性模量，Pp是呈正比時的大載
荷，p點應力為比例極限σp。繼續加載時，曲線偏離op，直到 e點，這時如卸去載荷，
試樣仍可恢復到原始狀態，若過e點試樣便不能恢復原始狀態。e點應力為彈性極限σ
e。工程上由于很難測得真正的σe,常取試樣殘余伸長達到原始標距的0.01％時的應力為彈性極限,以σ
0.01 表示。繼續加載荷，試樣沿es曲線變形達到s點，此點應力為屈服點σS或殘余伸長為 0.2％的條件
屈服強度σ0.2。過s點繼續增加載荷到拉斷前的大載荷b點,這時的載荷除以原始截面積即為強度極限
σb。在 b點以后，試樣繼續伸長，而橫截面積減小,承載能力開始下降,直到 k點斷裂。斷裂瞬間的載荷
與斷裂處的截面的比值稱斷裂強度。