拉伸试验
时间:2021-11-19 09:41:20   阅读

1637287859942660.png 金属材料拉伸试验


项目简介

拉伸试验是标准拉伸试样在静态轴向拉伸力不断作用下以规定的拉伸速度拉至断裂,并在拉伸过程中连续记录力与伸长量,从而求出其强度判据和塑性判据的力学性能试验。

强度指标:弹性极限、屈服强度、抗拉强度;

塑性指标:断后伸长率、断面收缩率。


测试样品

钢铁、不锈钢、低碳钢、碳素钢、铝合金、铜合金、铸铁、锌合金、钛合金、板材、片材、板材、棒材等。


拉伸试样形状及尺寸

需要加工制样:压制坯、铸锭、无恒定截面的产品;

不需加工制样:有恒定横截面的型材、棒材、线材、铸造试样;

横截面的形状:圆形、矩形、多边形、环形,其他形状;

试样的原始标距:

比例试样  Lo=kSo1/2   (短比例试样:k=5.65;长比例试样:k=11.3)

非比例试样  Lo与So1/2 无关

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比例试样尺寸

原始直径d0:3、5、6、8、10、15、20、25,优先采用5、10、20mm

原始标距L0≥15mm,短试样(优先) L0=5d0 ,长试样L0=10d0

平行长度LC ≥ L0+d0/2 ,仲裁试验: LC=Lo+2d0

试样总长度 Lt 取决于夹持方法,原则上Lt>Lc+4d0

过渡圆半径r≥0.75d0

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矩形截面非比例试样

原始厚度b0>3mm

原始标距L0:短试样(优先) L0=5.65s01/2 ,长试样L0=11.3s01/2 ;若L0<15mm,采用非比例试样

平行长度LC≥Lo+ 1.5s01/2 ,仲裁试验:LC=Lo+2s01/2 

过渡圆半径r≥12mm.

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薄板非比例试样

原始宽度b0=12.5、20、25mm

头部宽度≥1.2b0

过渡弧半径r≥20mm

b0=12.5mm,L0=50mm,带头LC=75mm,不带头LC=87.5mm

b0=20.0mm,L0=80mm,带头LC=120mm,不带头LC=140mm

b0=25.0mm,L0=50mm,带头LC=100mm,不带头LC=120mm


拉伸试验前的准备

取样与制样

取样部位、取样方向、取样数量是对材料性能试验结果影响较大的3个因素,被称为取样三要素。

样坯的切取部位、方向和数量应按照相关产品标准GB/T2975-2018《钢及钢产品力学性能取样位置及试样制备》或协议的规定。

取样方法

从原材料(型材、棒材、板材、管材、丝材、带材等)上直接取样试验;

从产品上的重要部位(最薄弱、最危险的部位)取样试验;

以实物零件直接试验,如、钢筋、螺栓、螺钉或链条等;

以浇注的铸件试样直接试验或经加工成试样进行试验。


拉伸试验设备

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几种常见的应力-应变曲线

低碳钢应力-应变曲线.jpg中碳钢应力-应变曲线.jpg淬火后低、中温回火钢应力-应变曲线.jpg铸铁、淬火钢等较脆材料应力-应变曲线.jpg
低碳钢应力-应变曲线中碳钢应力-应变曲线淬火后低、中温回火钢应力-应变曲线铸铁、淬火钢等较脆材料应力-应变曲线


相关标准

标准号标准名称
GB/T 228.1-2010金属材料拉伸试验第1部分:室温试验方法
GB/T 228.2-2015金属材料拉伸试验第2部分:高温试验方法
GB/T 2039-2012金属材料单轴拉伸蠕变试验方法
GB/T 2975- 1998钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备
GB/T 4338-2006金属材料高温拉伸试验方法
GB/T 6396-2008复合钢板力学及工艺性能试验方法
GB/T 8358-2014钢丝绳实际破断拉力测定方法
GB/T 10120-2013金属材料拉伸应力松弛试验方法
GB/T 13239-2006金属材料低温拉伸试验方法
GB/T 16865-2013变形铝、镁及其合金加工制品拉伸试验用试样及方法
GB/T 17600.1-1998钢的伸长率换算第1部分:碳素钢和低合金钢
GB/T 17600.2- 1998钢的伸长率换算第2部分:奥氏体钢
GB/T 22315-2008金属材料弹性模量和泊松比试验方法



1637287859942660.png高分子材料拉伸试验


实验原理

在规定的试验温度、湿度与拉伸速度下,通过对塑料试样的纵轴方向施加拉伸载荷,使试样产生形变直至材料破坏。记录下试样破坏时的最大负荷和对应的标线间距离的变化情况。(在带微机处理器的电子拉力机上,只要输入试样的规格尺寸等有关数据和要求,在拉伸过程中,传感器把力值传给电脑,电脑通过处理,自动记录下应力—应变全过程的数据,并把应力—应变曲线和各测试数据通过打印机打印出来)。

测试指标

屈服强度σ屈和拉伸强度(抗张强度)σ拉值、断裂伸长率ε、伸模量(也称抗张模量)E值、泊松比”(μ)等。


测试样品

塑料、弹性体、复合材料、橡胶、薄膜等。


试验设备和拉伸试样

1. 试验设备

(1)机械式拉力试验机 

①备有适应各型号试样的专用夹具。 

②夹具的移动速度应能多级或全程调速,以满足标准方法的需要。 

③试验数据示值应在每级表盘的10%~90%,但不小于试验最大载荷的4%读取,示值的误差应在1%之内。


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2. 拉伸试样

(1)试样的形状和尺寸  标准方法规定使用四种型号的试样。 

(2)试样的选择 

热固性模塑材料:用Ⅰ型。 

硬板材料:用Ⅱ型(可大于170mm)。 

硬质、半硬质热塑性模塑材料:用Ⅱ型,厚度d=(4±0.2)mm。 

软板、片材:用Ⅲ型,厚度d<=2mm。 

塑料薄膜:用Ⅳ型。 


3. 对试样的要求

①试样表面应平整、无气泡、裂纹、分层、无明显杂质和加工损伤等缺陷,有方向性差异的试片应沿纵横方向分别取样。 

②硬板厚度d<10mm时,以原厚作为试样的厚度;当厚度d>10mm时,应从一面机械加工成10mm。 

③测试弹性模量,用厚4~10mm的Ⅱ型试样或用长200mm、宽15mm的长条试样。 

④每组试样不少于5个。


4. 实验条件

(1)试验速度(空载)  A:(10±5)mm/min,B:(50±5)mm/min,C:(100±10)mm/min或(250±50)mm/min。 

①热固性塑料、硬质热塑性塑料,用A速。 

②伸长率较大的硬质、半硬质热塑性塑料(如PP、PA等),用B速。 

③软板、片和薄膜用C速。相对伸长率<100%的用(100±10)mm/min速度,相对伸长率>100%的用(250±50)mm/min速度。 

(2)测定模量时可用1~5mm/min的拉伸速度,其变形量应准确至0.01mm。


测试标准

GB/T 1040-1992 塑料拉伸试验方法

GB/T 16421-1996-塑料拉伸性能小试样试验方法

GB/T 1447-2005 纤维增强塑料拉伸性能试验方法

GB/T 528—1998硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定

ISO 37:2005硫化或热塑性橡胶——拉伸应力应变特性的测定

ASTM D412-1998(2002)硫化橡胶、热塑性弹性材料拉伸强度试验方法

JIS K6251:1993硫化橡胶的拉伸试验方法

DIN 53504-1994硫化橡胶的拉伸试验方法