金属拉伸试验课件.ppt

1、金属材料的拉伸试金属材料的拉伸试验验GB/T228.1-2010金属材料金属材料 拉伸试验拉伸试验 第一部分：室温试验方第一部分：室温试验方法法吴江天吴特种安全阀有限公司吴江天吴特种安全阀有限公司* 拉伸试验是指在承受拉伸试验是指在承受轴向轴向拉伸载荷下测定材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、以确定材料的基本力学性能指标，如，弹性模量、屈服强度屈服强度、规定塑性延伸强度规定塑性延伸强度、抗拉强度抗拉强度、断后断后伸缩率伸缩率、断面收缩率断面收缩率、应变硬化指数和塑性应变、应变硬化指数和

2、塑性应变比等。比等。 拉伸试验所得到的材料拉伸试验所得到的材料强度强度和和塑性性能塑性性能数据，数据，对于产品的设计和选材，新型材料的研制，材料对于产品的设计和选材，新型材料的研制，材料的的采购采购和和验收验收，产品的，产品的质量控制质量控制，设备的安全评，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场合下还可以直接用拉伸试验的结果作为判据*第一节第一节 拉伸过程中的物理现象及有关术语拉伸过程中的物理现象及有关术语一、应力及应变一、应力及应变 在具体应用中，拉伸力在具体应用中，拉伸力F与试样原始截面与试

3、样原始截面S0的比的比值定义为值定义为工程应力工程应力，即：，即：=F/S0 拉伸过程中，试样长度方向拉伸过程中，试样长度方向特定标距特定标距L下的下的伸长伸长量量L与与标距标距L的的比值比值定义为工程应变，即：定义为工程应变，即：=L/L*二、拉伸时的物理现象二、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。上述过程一般可以处变细，直到在该处断裂。上述过程一般可以分解为分解为弹性变形弹性变形、滞弹性变形滞弹性变形、屈服前微塑性屈服前微塑性变形变形

4、、屈服变形屈服变形、均匀塑性变形均匀塑性变形、局部塑性变局部塑性变形形6个阶段。个阶段。* 试样在拉伸时的伸长和断裂过程试样在拉伸时的伸长和断裂过程*第一个阶段第一个阶段 弹性变形阶段弹性变形阶段oa 在这个阶段中，试样的变形是弹性的，并且外力与伸在这个阶段中，试样的变形是弹性的，并且外力与伸长是成长是成正比例正比例的直线关系。即伸长与载荷之间服从的直线关系。即伸长与载荷之间服从胡克定律胡克定律。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，不产生残余延伸样的标距部分可以恢复到原厂，不产生残余延伸。*第二阶段

5、第二阶段 滞弹性变形阶段滞弹性变形阶段ab 在弹性变形阶段中，外力与伸长成正比例的直线关系并在弹性变形阶段中，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不能一直保持下去，一旦外力超过曲线上的a点，正比例关点，正比例关系就被破坏了。拉伸图上系就被破坏了。拉伸图上ab段就是弹性变形中的段就是弹性变形中的非线性阶段非线性阶段，即滞弹性变形，此时试样的变形仍然是弹性的。此阶段很短，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。一般不容易观察到。*第三阶段第三阶段 屈服前微塑性变形阶屈服前微塑性变形阶段段bc 在这个阶段，试样开始出现连续均匀的微小塑性

6、变形。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。这一阶段也很短，而且不容易与滞弹性变形阶段准确区分。*第四阶段第四阶段 屈服阶段屈服阶段cde 在此阶段，试样受拉伸外力的作用产生了较大的在此阶段，试样受拉伸外力的作用产生了较大的塑性变形塑性变形。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。随着拉伸时间的延续，试样伸长着拉伸时间的延续，试样伸长急剧增加急剧增加，但载荷却在

7、小范围内波，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动，如果忽略这一波动，拉伸图上可见一水平线段de。这种。这种拉力拉力不增加而变形仍能继续增加的现象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，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。属材料从弹性变形到塑性变形的一个明显标志。*第五阶段第五阶段 均匀塑性变形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。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这一阶段中，金属变形具有

8、另一种特点，即随着变形量的增加材料不断被强化，这种现象称之为被强化，这种现象称之为应变硬化。应变硬化。表现在拉伸图上就是表现在拉伸图上就是ef段不断上升。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，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。样各部分产生了宏观上均

9、匀的塑性变形。*第六阶段第六阶段 局部塑性变形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，产生了变形，致使该截面积快速不断缩小，产生了缩颈现象缩颈现象，此时，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，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

10、局部塑性变形的开始点直至被拉断。出现局部塑性变形的开始点f所对应的力所对应的力Fm为为试样拉伸过程中所能承受的最大外力。试样拉伸过程中所能承受的最大外力。*Q345钢材拉伸试验的应力-应变曲线图*三、术语三、术语（1）与标距有关的术语）与标距有关的术语1.平行长度平行长度Lc：试样平行缩减部分的长度。对于未：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加工的试样，平行长度的概念被夹持部分之间的距离取代。离取代。*2.试样标距试样标距原始标距原始标距L0 ：室温下施力前测量试样伸长所标记的标距长度。：室温下施力前测量试样伸长所标记的标距长度。断后标距断后标距Lu：在

11、室温下将断后的两部分试样紧密的连在一起，：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。距。引伸计标距引伸计标距Le：用引伸计测量试样延伸时所使用引伸计原始标：用引伸计测量试样延伸时所使用引伸计原始标距长度。距长度。*（二）与伸长或延伸有关的术语（二）与伸长或延伸有关的术语1.伸长率伸长率（只与试样（只与试样原始标距原始标距长度长度L0有关）有关）断后伸长率断后伸长率A:试样拉断后，原始标距部分的试样拉断后，原始标距部分的伸长与原始标距之比的百分率。伸长与原始标距之比的百分率。A=(Lu-L

12、0）/L0100%2.延伸率（只与引伸计标距延伸率（只与引伸计标距Le有关）有关）屈服点延伸率屈服点延伸率Ae：试样自屈服开始到屈服阶：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。距之比的百分率。断裂总延伸率断裂总延伸率At：试样在断裂时刻，引伸计：试样在断裂时刻，引伸计标距的总延伸（弹性延伸标距的总延伸（弹性延伸+塑性延伸）与引伸塑性延伸）与引伸计标距之比的百分率。计标距之比的百分率。*（三）与应力有关的的术语1.屈服强度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当金属材料呈现物理屈服现象时，在试验期间达

13、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。而力不增加的区间。应区分上屈服强度和下屈服强度。上屈服强度上屈服强度ReH:试样发生屈服并且力试样发生屈服并且力首次下降前首次下降前的的最大应力最大应力。下屈服强度下屈服强度ReL:在屈服期间，在屈服期间，不计初始效应不计初始效应时的时的最小应力最小应力。*2.规定延伸强度规定延伸强度规定塑性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：塑性延伸等于规定的引伸计标距百分率时对应的应力。标距百分率时对应的应力。规定总延伸强度规定总延伸强度Rt：总延伸等于规定的引伸计标距：总延伸等于规定的引伸计标距百分率时对应的应力。百分率时对应

14、的应力。*3.抗拉强度抗拉强度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力。的最大名义应力。*（四）其他术语（四）其他术语1.断面收缩率断面收缩率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。之比的百分率。Z=(S0-Su）/S0100%2.弹性模量弹性模量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）应力与拉伸应变之比。（即此斜线的斜率）*ENDTHANK YOU*