金属拉伸试验屈服点影响因素研究

杨皓然

（中国人民大学附属中学，北京 100080）

1 求取金属拉伸试验屈服点的意义分析

金属材料的种类有很多，比较典型的一种是钢材。钢材在使用的过程中，如果受到外力的作用，那么就可能产生变形。如果这种变形控制在一定的范围内，那么金属材料不会影响继续使用，我们称这个阶段为弹性阶段。反之，如果形变过度，那么就会使金属材料发生断裂，我们称这个阶段为塑性变形阶段。其实，对于屈服点，我们如果类比弹簧的拉伸实验是不难理解的。对于弹簧，如果对其施加一定范围内适当的拉伸力，那么弹簧很快就可以恢复原样。但是，如果拉伸力超过一定的限度，就会使弹簧彻底被破坏，而不能继续工作。

2 金属拉伸试验数据的影响因素研究

我们知道，不同的结构使金属的材料性能表现出较大的差异。不仅如此，即使是相同的金属材料，如在不同的条件下，得到的金属拉伸试验屈服点又是不一样的。影响试验数据的主要因素包括这些：试样的基本情况、测量仪器和设备情况、温度和拉伸速率等。不仅如此，试验的结果也会因人的操作而已。

2.1 试样的基本情况的影响

选择试样这个步骤是对后续的实验开展非常重要，对于实验的结果影响较大。试样的选取部位，加工工艺情况、尺寸公差等因素都会跟试验的结果有关。如果材料受热或者受冷，会使材料的性能无法充分发挥出来，因而对于试样，我们必须选取合适的形状和尺寸，这样才能更好地保障金属拉伸试验屈服点的求取。

2.2 测量仪器因素的影响

对于不同的测量仪器来讲，其测量准确度有高有低，且接触面是否清洁也是有很大的影响的。另外，在对试验材料进行施加力的时候，会产生一定的位移，这个因素也会导致实验设备出现一定的误差。

2.3 夹持方法因素的影响

如果对试验材料的夹持方法出现问题，那么就会导致拉伸试验过程出现麻烦。比如出现试样打滑，或者试样断裂等等现象。试样夹持部分打滑在本试验中发生率非常高。这是由于试验机器在使用到了一定的时间之后，设备会出现磨损，从而导致摩擦力减小，导致设备对试验材料的夹持力大大降低。在本试验中，如果试验材料受力增加到最大静摩擦力的时候，有可能会出现虚假屈服现象。在微机图示中表现为曲线的异常上下波动，并且一般在试验过程中可听到明显的响声，产生虚假屈服现象，见图2。

2.4 拉伸速率因素的影响

在金属材料的拉伸试验中，速度不能要进行合理的控制，否则会使实验结果的效果不理想。在2002年颁布实施的试验方法中就有规定，材料弹性模量 E通常要小于150000N/mm2这个数值，应力速率通常是位于这个区间：（2～20）N/mm2·s-1，弹性模量 E≥150000N/mm2，应力速率在（6～60）N/mm2·s-1范围内）。因此，拉伸速率因素的影响是我们在做试验的过程中不得不考虑的因素。

图1 虚假屈服现象

2.5 试验人员操作水平因素的影响

几乎对所有实验来讲，实验人员的操作水平较高，那么实验的效果就较好，如果试验人员的操作水平较低，那么实验效果就不够理想。对于金属拉伸试验屈服点这个实验来讲，操作人员的操作技能和主观因素都有较大的影响。不仅如此，对于形状非常复杂的构件，我们得到的数据误差往往较大。对于某些特殊的金属材料，在拉伸试验时表现为屈服点不明显也是非常普遍的。如果加上打滑或振动因素的影响，会出现假屈服点的现象。如图2所示。

图2 拉伸试验中力-变形图（无明显屈服点）

3 结束语

金属拉伸试验的开展，可以使试验材料的力学性能充分展现出来，从而方便我们后续使用这些金属材料为我们服务。通过国内国外无数的实验证实了一个结论：变形的速度对于结果的影响非常显著，对于屈服点的影响也很大。