主题：【第十届原创】中船重工725所-金属材料拉伸试验中引伸计的选择-孙前进

金属材料拉伸试验中引伸计的选择

中国船舶重工集团公司第七二五研究所 试验测试与计量技术研究中心 孙前进

      中国船舶重工集团公司第七二五研究所（洛阳船舶材料研究所）试验测试与计量技术研究中心作为权威性的第三方检测实验室，长期碳素钢、不锈钢、镍基合金、钛合金、铜合金、铝合金及橡塑制品等各种材质拉伸试验。基于长期从事拉伸试验的经验，楼主简单说一下金属材料拉伸试验中引伸计的选择原则。

      在金属材料拉伸性能测试过程中，应力与应变是相互依存的。任何材料，只要受到应力，就一定产生应变；只要产生应变，其一定受到了应力。引伸计是能够精确测定材料在特定应力条件下的应变数据，并且具备较高的分辨率与精确度的应变测试仪器。

      引伸计主要用于测定相关材料在特定应变条件下所对应的应力数据。通过测试相应的应力-应变曲线，可以获得对应应变条件下材料的相关力学性能指标。而应力-应变曲线的测量，可以通过引伸计来测量材料应变的变化。

      金属材料的拉伸性能测试项目主要包括：规定非比例延伸强度R_p（如R_p0.2、R_p1.0）、规定总延伸强度Ｒ_t（如Ｒ_t0.5）、规定残余延伸强度Ｒ_r（如Ｒ_r0.2）、屈服点延伸率Ａ_e、拉伸弹性模量E、拉伸泊松比μ以及材料应变硬化指数n值和塑性应变比r值。

      金属材料的拉伸性能测试过程中，引伸计的选择要根据测试对象的应用要求来确定。主要包括弹性变形阶段应变的测试、弹塑性变形阶段（屈服阶段）应变的测试和塑性变形阶段应变的测试三个方面。

      （1）用于弹性变形阶段测试的引伸计主要指弹性模量Ｅ、泊松比μ及板状试样塑性应变比r值的测试用引伸计。用于该阶段测试的纵向引伸计必须保证引伸计在1%的应变范围内具有较高的精确度。通常情况下，金属材料在弹性范围内的变形量很小，其应变值低于1%，因此用于该阶段测试的纵向引伸计在1%应变范围内具有足够的精确度。考虑到试验机同轴度的影响，弹性模量的测试最好选择双向平均引伸计。泊松比μ及板状试样塑性应变比r值的测试不仅需要使用高精度的纵向引伸计，测试过程中也应当在试样上装夹高精度的横向引伸计来测量试样横向的变形量。

          （2）用于弹塑性变形阶段（屈服阶段）测试的引伸计的选择主要指从弹性变形至屈服阶段范围内的应变的测量。金属材料弹塑性变形阶段的测试项目主要包括规定非比例延伸强度R_p、规定总延伸强度Ｒ_t、规定残余延伸强度Ｒ_r等数据。对于大多数金属材料而言，当材料发生2%的变形，在对应的应力-应变曲线上，可获得相应的R_p值、Ｒ_t值及Ｒ_r值，因此，要求相应的引伸计的测量范围应大于2%变形量，一般可选择5%或10%应变。

      （3）用于塑性变形阶段测试的引伸计选择主要指从弹性阶段拉伸直至较大塑性变形范围，或以至拉断的变形测量。该阶段的测试项目主要为拉伸硬化指数ｎ值的测试和屈服点延伸率Ａ_e的测试。n值和测量用Ａ_e值测量用轴向引伸计一般要求有较大的变形量，轴向引伸计的应变量程应大于20%，特别是对一些塑性较好的材料（如奥氏体不锈钢等），轴向引伸计的应变量不低于50%。轴向引伸计量程的选择，应根据待测试样的塑性的实际需要来选择合适的引伸计，且所用引伸计应具有抵抗试样断裂冲击的功能。