金属拉伸试验课件

金属材料的拉伸试验
GB/T228.1-2010《金属材料 拉伸试验 第一部分：室温试验方法》
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? 拉伸试验是指在承受 轴向拉伸载荷下测定材 料特性的试验方法。利用拉伸试验得到的数据可 以确定材料的基本力学性能指标，如，弹性模量、 屈服强度 、规定塑性延伸强度 、抗拉强度 、断后 伸缩率、断面收缩率 、应变硬化指数和塑性应变 比等。
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第五阶段 均匀塑性变形阶段 ef
屈服阶段结束之后，必须进一步增加外力才能使试样继续被拉长。 这一阶段中，金属变形具有另一种特点，即随着变形量的增加材料不断 被强化，这种现象称之为应变硬化。表现在拉伸图上就是ef段不断上升。 在此阶段中试样的某一部分产生了塑性变形，虽然这一部分截面积减小， 但变形强化阻止了塑性变化在此处的继续发展，此时由于力的传递使塑 性变形推移到试样的其他部位。这样，变形和强化交替进行，就使得试 样各部分产生了宏观上均匀的塑性变形。
在弹性变形阶段中，外力与伸长成正比例的直线关系并 不能一直保持下去，一旦外力超过曲线上的 a点，正比例关 系就被破坏了。拉伸图上ab段就是弹性变形中的非线性阶段， 即滞弹性变形，此时试样的变形仍然是弹性的。此阶段很短， 一般不容易观察到。
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第三阶段 屈服前微塑性变形阶段 bc
在这个阶段，试样开始出现连续均匀的微小塑性变形。 这种变形的特征是在卸除拉力后试样的伸长不会完全消失。 这一阶段也很短，而且不容易与滞弹性变形阶段准确区分。
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试样在拉伸时的伸长和断裂过程
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第一个阶段 弹性变形阶段 oa
在这个阶段中，试样的变形是弹性的，并且外力与伸 长是成正比例的直线关系。即伸长与载荷之间服从 胡克定律。 如果在试验过程中卸除拉力，则试样的伸长变形会消失，试
样的标距部分可以恢复到原厂，不产生残余延伸。
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第二阶段 滞弹性变形阶段 ab
? 拉伸试验所得到的材料 强度和塑性性能 数据， 对于产品的设计和选材，新型材料的研制，材料 的采购和验收，产品的质量控制 ，设备的安全评 估，都有很重要的应用价值和参考价值，在有些 场合下还可以直接用拉伸试验的结果作为判据
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第一节 拉伸过程中的物理现象及有关术语
? 一、应力及应变 在具体应用中，拉伸力F与试样原始截面S0的比值
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（三）与应力有关的的术语
1.屈服强度 当金属材料呈现物理屈服现象时，在试验期间达到塑性变形 而力不增加的区间。应区分上屈服强度和下屈服强度。 上屈服强度ReH:试样发生屈服并且力首次下降前的最大应力。 下屈服强度ReL:在屈服期间，不计初始效应时的最小应力。
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2.规定延伸强度 规定塑性延伸强度 Rp：塑性延伸等于规定的引伸计 标距百分率时对应的应力。 规定总延伸强度 Rt：总延伸等于规定的引伸计标距 百分率时对应的应力。
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第六阶段 局部塑性变形阶段 fg
在拉力的继续作用下，由于均匀塑性变形的强化能力 跟不上变形量，终于在某个截面上产生了局部的大量的塑性 变形，致使该截面积快速不断缩小，产生了 缩颈现象，此时 虽然外力不断下降，但由于缩颈部位面积迅速减小，因此缩 颈处的实际应力仍在不断增长，缩颈部位的材料继续被拉长， 直至被拉断。出现局部塑性变形的开始点 f所对应的力Fm为 试样拉伸过程中所能承受的最大外力。
定义为工程应力，即：σ=F/S0 拉伸过程中，试样长度方向 特定标距L下的伸长量
△L与标距L的比值定义为工程应变，即：ε=△L/L
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? 二、拉伸时的物理现象
等截面杆件试样在拉伸试验时，宏观上可 以看到试样逐渐被均匀拉长，然后在某一界面处 变细，直到在该处断裂。上述过程一般可以分解 为弹性变形、滞弹性变形、屈服前微塑性变形、 屈服变形、均匀塑性变形、局部塑性变形6个阶 段。
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第四阶段 屈服阶段cde
在此阶段，试样受拉伸外力的作用产生了较大的 塑性变形 。 在开始阶段由于屈服变形的不连续导致了力值的突然下降 cd。随 着拉伸时间的延续，试样伸长 急剧增加 ，但载荷却在小范围内波 动，如果忽略这一波动，拉伸图上可见一水平线段 de。这种 拉力 不增加而变形仍能继续增加的现象 ，其起点宏观上可以看作是金 属材料从弹性变形到塑性变形的一个明显标志。
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3.抗拉强度 Rm 试样受外力（屈服阶段之前不计）拉伸过程中所受 的最大名义应ห้องสมุดไป่ตู้。
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（四）其他术语 1.断面收缩率Z 试样拉断后，缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积 之比的百分率。 Z=(S0-Su）/S0×100% 2.弹性模量E 轴向拉伸应力与轴向拉伸应变成线性比例关系阶段中，轴向 应力与拉伸应变之比。（即此斜线的斜率）
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（二）与伸长或延伸有关的术语 1.伸长率（只与试样原始标距长度L0有关） 断后伸长率A:试样拉断后，原始标距部分的伸长 与原始标距之比的百分率。 A=(Lu-L0）/L0×100% 2.延伸率（只与引伸计标距Le有关） 屈服点延伸率Ae：试样自屈服开始到屈服阶段 结束之间，引伸计标距的延伸与引伸计标距之比 的百分率。 断裂总延伸率At：试样在断裂时刻，引伸计标距 的总延伸（弹性延伸+塑性延伸）与引伸计标距 之比的百分率。 …………
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Q345钢材拉伸试验的应力-应变曲线图
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三、术语 （1）与标距有关的术语 1.平行长度 Lc：试样平行缩减部分的长度。对于未 加工的试样，平行长度的概念被夹持部分之间的距 离取代。
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2.试样标距 原始标距L0 ：室温下施力前测量试样伸长所标记的标距长度。 断后标距Lu：在室温下将断后的两部分试样紧密的连在一起， 保证两部分的轴线位于同一条直线上，测量试样断裂后的标 距。 引伸计标距Le：用引伸计测量试样延伸时所使用引伸计原始标 距长度。