金属材料拉伸试验如何制样

文|尹克强 王晓玄 张明浩

拉伸试验是研究力学性能的基础性试验。在拉伸试验前，首先要根据标准和材料的特性进行制样，制样的优劣直接影响着拉伸试验数据的准确性。

金属板材拉伸试样

金属棒材拉伸试样

下面，我们将从五个方面进行探讨。

一、金属材料拉伸试样的加工方法影响拉伸试验数据的准确性。金属材料多数硬度较大，在制样过程中，必须防止材料发生过热、加工硬化、变形等现象。如何防止这种现象的发生呢？线切割具有加工余量小、加工精度高、不破坏材料力学性能的优点，只要是导电或者半导电的材料，都能用线切割进行加工，且编制好加工程序后能够实现无人值守连续加工。因此，现在的金属材料拉伸试样多数采用线切割加工。

二、金属材料拉伸试样的表面粗糙度影响拉伸试验数据的准确性。四面机加工的矩形横截面试样其表面粗糙度对拉伸试验的结果影响明显，尤其是对于塑性较差或脆性材料影响显著。拉伸试验对于粗糙度的要求往往是有其极限值，在其极限值范围内时对其试验结果的影响不大，超出极限范围后，随着表面粗糙度的增加，材料的强度和塑性性能都有所降低，断后伸长率也会逐步下降。

三、取样部位影响拉伸试验数据的准确性。对于金属线材，从取样便利性考虑，一般从两头取样。对于大直径的圆钢，中心的强度比较靠近表面部位，一般规定半径的一半部位为取样位置。如果在实际零部件上取样时，一般取其最常用、最危险、最薄弱的部位，因为这种部位最容易产生损坏。此外，还应该考虑试样的受力状态与实物受力状态相一致。这样，试验的数据才更接近真实数据，才更有价值。

四、取样方向影响拉伸试验数据的准确性。钢材轧制或者锻造时，金属沿其主加工变形方向流动，晶粒被拉长并排成行，且夹杂的其他物质也同时沿主加工变形方向排列，由此会造成材料性能的方向性差异。对于金属板材，纵向试样下屈服强度通常高于横向试样，断面收缩率也高于横向试样。因此，一般型钢和钢棒取纵向试样，钢板和钢带取横向试样，但窄钢带取横向试样宽度受限时，可取纵向试样。

五、试样的形状和尺寸影响拉伸试验数据的准确性。对于同一类型的金属材料，如果试样的截面形状不同，测得的上屈服强度会有明显区别。矩形试样的工作长度部分的对称度，圆形试样的工作部分轴线与夹头部分的轴线不同心，都会在拉伸时产生偏心力，从而产生附加弯曲应力，使强度和伸长率均降低。对于同一类型的金属材料，随着截面尺寸的增大，试样的抗拉强度和塑性指标都会降低。