金属材料六种伸长率的对比与分析

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金属材料六种伸长率的分析
摘要金属材料伸长率分为6种：断后伸长率、断裂总延伸率、最大力总延伸率、最大力非比例延伸率、残余伸长率和屈服点延伸率。

本文介绍国标中各伸长率的测定方法，揭示各种伸长率的含义、用途、区别、影响因素以及换算关系。

关键词伸长率；延伸率；
1前言。

、残余伸长率（、断裂总延伸率（、最大力总延伸率（、最大力非比例延伸率（）和屈服点延伸率（）。

其中4
2
延伸。

拉伸试验期间任一时刻，试样原始标距（
定时刻，引伸计上标距（）的增量。

试验中用测量延伸的方法测定伸长，两者并无本质区别。

2.1
国标中定义断后伸长率：断后标距的残余伸长（）与原始标距（
接在一起使其轴线处于同一直线上，并采取特别措施确保试样断裂部分适当接触后测量试样断后标距。

计算方法如下：
式中：—试样原始标距，mm；
—断后试样拼接后的标距，mm。

如规定的最小断后伸长率小于5%，建议采取特殊方法进行测定——试验前在平行长度的两端处做一很小的标记，使用调节到标距的分规，分别以标记为圆心画一圆弧。

拉断后，将断裂的试样置于一装置上，最好借助螺丝施加轴向力，以使其在测量时牢固地对接在一起。

以最接近断裂的原圆心为圆心，以相同的半径划第二个圆弧。

用工具显微镜或其他合适的仪器测量两个圆弧之间的距离即为断后伸长。

如断裂处与最接近的标距标记的距离小于原始标距的三分之一时，可采用移位法测定断后伸长率——试验前将试样原始标距细分为5mm到10mm的N等份，试验后，以符号X表示断裂后试样短段的标距标记，以符号Y表示试样长段的等分标记。

如X与Y之间的分格数为n，按如下测定断后伸长率：
图中实际上代表塑性伸长与局部缩颈伸长，
2.2
国标定义：断裂时刻原始标距的总延伸（弹性延伸加塑性延伸）与引伸计标距之比的百分率。

（
2.3
国标定义：最大原始标距的塑性延伸与引伸计上标距之比的百分率。

应变曲线图上，从最大总延伸
式中，—引伸计标距；
—应力-应变曲线上弹性变形部分的斜率；
—抗拉强度；
—最大力下总延伸。

也可用图解法测定最大延伸率，见下图：当最大力出现平台时，取平台中点的最大力对应的塑性延伸为。

此时，最大力塑性延伸率的计算如下：
图2用图解法测定最大力延伸率方法
2.4最大力总延伸率
，将最大力点的总延伸除以引伸计标距，即为最大
2.5
计标距（）之比的百分率，曾称为永久伸长率。

2.6
化开始点的延伸减去上屈服强度对应的延伸得到的延伸，除以引伸计标距
即
如图
2.7小结
从上述对国标GB/T228.1-2010相关内容的解读中不难发现——断后伸长率（A）、残余伸长率（）、断裂总延伸率（）、最大力总延伸率（）、最大力非比例延伸率（）和屈服点延伸率（）这六种伸长率（延伸率）不同而互有联系，总结起来就是：
1）概念不同，所代表的含义不同。

2)对于同一件试样，这六种伸长(延伸)率的试验结果有显着性的差别。

2)这六种伸长（延伸）率呈线性正相关。

图4断后伸长率、断裂总延伸率、最大力总延伸率、最大力非比例延伸率对比
3影响伸长率的因素
3.1金属材料锭内部存在各种冶金缺陷
现有金属材料，无论板材还是棒料，几乎都要经过压力加工，而在压力加工过程中，金属晶粒沿主变形方向拉长，夹杂也沿变形方向排列，行程金属纤维，造成材料各向异性，即使同一批产品，取样部位和取样方向不同，伸长率往往有一定的差异。

因此在制备试样时，必须按照规定进行切取样坯和制备试样，国标GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验第1
3.2
（时，3.3
因此
标距两种，凡试样原始标距（）与原始横截面积（）存在
标
足15mm时，可选用长试样（优先考虑）或非比例试样。

对于同一材料，选用不同标距测得的伸长率数值不一样，用短试样和长试样测得的伸长率分别用和
表示。

仅当标距（引伸计标距）、横截面形状和面积相同、或比例系数相同时，断后伸长率才具有可比性。

3.4试样表面光洁度、拉力试验机的夹具、引伸计精度、试样对中状况和热耗等。

GB/T228.1在试样加工、试验设备的精准度、实验速率、加持方法等相关条款中均有明确的规定，以此来保证试验结果具有可比性。

比如，GB/T228.1规定制备试样应不影响其力学性能，应通过机加工方法除去由于剪切或冲切而产生的加工硬化部分材料。

这些材料优先从板材或带材上制备，如果可能，应保留原轧制面。

而通过冲切制备的试样，在材料性能方面会产生明显变化，尤其是屈服强度或规定延伸强度，会由于加工硬化而发生明显变化，对于这类呈现明显加工硬化的材料，通常通过铣或磨削等手段加工。

4伸长率之间的换算
4.1包氏关系式
包氏在分析断后伸长时提出，塑性均匀变形伸长是整个试样的均匀伸长，可表示为；局部缩颈伸
式中与
可比性。

式中
4.2
式中
4.3
国标GB/T17600-1998《钢的伸长率换算第1部分》以及《钢的伸长率换算第2部分》对此有详细规定，标准中所用公式以奥氏公式为基础确定，在此不再赘述。

5各伸长率的应用
在断后伸长率（A）、残余伸长率（）、断裂总延伸率（）、最大力总延伸率（）、最大力非比例延伸率
（）和屈服点延伸率（）这6种伸长率中，断后伸长率（A）、残余伸长率（）、断裂总延伸率（）、最
大力总延伸率（）、最大力非比例延伸率（）是成品金属材料常选用的检测项目，屈服点延伸率（）一般不被选用。

目前，绝大多数金属材料试验中都选择测定的伸长率是断后伸长率，原因可能是断后伸长率是在断裂后的试样上测得，操作简单，对试验设备要求低，数据处理容易，同时在伸长率的换算方面断后伸长率已有较为完备的体系。

选用其它伸长率的实例如：GB/T11182-2006《橡胶管增强用钢丝》中要求钢丝断裂总延伸率不小于2.0%
（），预应力应小于；GB/T5223-2002《预应力混凝土用钢丝》中要求冷拉钢丝最大总延伸率不小于（
[4]
[5]。