科準(zhǔn)小課堂：基于萬能材料試驗機(jī)的碳素結(jié)構(gòu)鋼拉伸測試指南

在現(xiàn)代工業(yè)與建筑領(lǐng)域，碳素結(jié)構(gòu)鋼因其良好的強(qiáng)度、塑性和可焊性，成為應(yīng)用最廣泛的金屬材料之一。其力學(xué)性能，特別是拉伸性能，是評估材料質(zhì)量、進(jìn)行安全設(shè)計和工藝評定的核心依據(jù)。

為確保結(jié)構(gòu)件在服役過程中的安全可靠，對碳素結(jié)構(gòu)鋼進(jìn)行精確的拉伸測試至關(guān)重要?？茰?zhǔn)測控小編將深入探討拉伸測試的基本原理、遵循的國際/國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)、所需的核心檢測設(shè)備以及詳細(xì)的操作流程，旨在為質(zhì)量控制人員、工程師和研究人員提供一份實用、全面的操作指南。

一、 測試原理

拉伸測試是測定材料靜態(tài)拉伸力學(xué)性能的經(jīng)典方法。其原理是將規(guī)定形狀和尺寸的金屬試樣裝夾在萬能試驗機(jī)的上下夾具中，隨后對試樣施加緩慢遞增的軸向拉伸載荷，直至其被拉斷。

通過全程記錄載荷與試樣的伸長量（或夾具位移），我們可以繪制出應(yīng)力-應(yīng)變曲線，并從中獲取以下關(guān)鍵力學(xué)性能指標(biāo)：

1、屈服強(qiáng)度 (Yield Strength)：材料開始發(fā)生明顯塑性變形時的應(yīng)力值。對于無明顯屈服點(diǎn)的材料，通常規(guī)定以產(chǎn)生0.2%塑性應(yīng)變時的應(yīng)力作為條件屈服強(qiáng)度（Rp0.2）。

2、抗拉強(qiáng)度 (Tensile Strength)：試樣在斷裂前所能承受的最大名義應(yīng)力，是材料抵抗均勻塑性變形的能力體現(xiàn)。

3、斷后伸長率 (Elongation after Fracture)：試樣拉斷后，標(biāo)距部分的伸長量與原始標(biāo)距的百分比，代表材料的塑性變形能力。

4、斷面收縮率 (Reduction of Area)：試樣拉斷后，斷裂處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比，同樣是評價材料塑性的重要指標(biāo)。

二、 測試標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 228.1-2021《金屬材料 拉伸試驗 第1部分：室溫試驗方法》

GB/T 700-2006《碳素結(jié)構(gòu)鋼》

1. 檢測設(shè)備

1、10噸萬能材料試驗機(jī)

2、液壓夾具

類型：液壓平推式夾具或液壓楔形夾具。

優(yōu)勢：相較于機(jī)械式或手動夾具，液壓夾具能提供更均勻、穩(wěn)定且強(qiáng)大的夾持力，有效防止試樣在夾持部位打滑或提前斷裂，特別適用于高強(qiáng)度材料的測試，確保斷裂發(fā)生在平行長度內(nèi)，獲得準(zhǔn)確的測試結(jié)果。

1. 引伸計 (建議配備)

4、試驗條件

樣品名稱：碳素結(jié)構(gòu)鋼（例如 Q235B, Q345B 等）

試驗溫度：室溫 (通?？刂圃?10°C - 35°C)

試驗類型：拉伸

試驗速度：10 mm/min（該速度適用于測定規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度Rp0.2和抗拉強(qiáng)度，符合標(biāo)準(zhǔn)推薦的控制方式）。

四、測試流程

步驟一：試樣準(zhǔn)備

根據(jù)GB/T 228.1和GB/T 700的標(biāo)準(zhǔn)要求，從鋼材上截取并機(jī)加工制成標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣（通常為圓棒比例試樣或板狀試樣）。

精確測量試樣的原始橫截尺寸（直徑或?qū)挾群穸龋糜谟嬎銠M截面積（S0）。

在試樣的平行長度上標(biāo)記原始標(biāo)距（L0），例如L0=5d或50mm/80mm。

步驟二：設(shè)備初始化

開啟萬能試驗機(jī)、液壓夾具泵站和計算機(jī)系統(tǒng)。

在控制軟件中選擇對應(yīng)的測試標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 228.1），并輸入試樣的原始尺寸信息。

根據(jù)試樣預(yù)期最大力值，選擇合適量程的力傳感器。

步驟三：安裝試樣

啟動液壓夾具，將試樣的一端放入上夾具中并夾緊。

移動橫梁，調(diào)整下夾具位置，將試樣的另一端放入下夾具中，確保試樣軸向?qū)R，避免產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。

夾緊下夾具。如有必要，在試樣上安裝引伸計。

步驟四：設(shè)置參數(shù)并開始測試

在軟件中設(shè)置試驗控制模式為“位移控制”，速度設(shè)置為10 mm/min。

點(diǎn)擊“開始測試”按鈕，試驗機(jī)將按設(shè)定速度勻速拉伸試樣。

步驟五：數(shù)據(jù)采集與過程觀察

軟件實時繪制載荷-位移（或應(yīng)力-應(yīng)變）曲線。

密切關(guān)注曲線變化。當(dāng)曲線首次出現(xiàn)平臺或拐點(diǎn)（屈服階段）后，軟件會自動記錄上/下屈服強(qiáng)度。對于無明顯屈服的材料，將根據(jù)引伸計數(shù)據(jù)計算Rp0.2。

試樣繼續(xù)變形，載荷上升至最大值（抗拉強(qiáng)度點(diǎn)）后開始下降，最終在平行長度某處發(fā)生斷裂。

步驟六：結(jié)束測試與數(shù)據(jù)分析

試樣斷裂后，試驗機(jī)自動停止。取下試樣和斷后碎片。

將斷后的兩半試樣小心拼接，測量斷后標(biāo)距（Lu）和頸縮處最小直徑（用于計算斷面收縮率）。

軟件將根據(jù)記錄的曲線和輸入的斷后數(shù)據(jù)，自動計算出屈服強(qiáng)度ReH/ReL/Rp0.2、抗拉強(qiáng)度Rm、斷后伸長率A等全部結(jié)果。

步驟七：生成報告

整理測試數(shù)據(jù)，審核無誤后，生成符合標(biāo)準(zhǔn)格式的測試報告。報告應(yīng)包含試樣信息、測試條件、結(jié)果數(shù)據(jù)和典型的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

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