拉伸試驗

　　測定材料在拉伸載荷作用下的一系列特性的試驗，又稱抗拉試驗。它是材料機械性能試驗的基本方法之一，主要用於檢驗材料是否符合規定的標準和研究材料的性能。

　　性能指標　拉伸試驗可測定材料的一系列強度指標和塑性指標。強度通常是指材料在外力作用下抵抗產生彈性變形、塑性變形和斷裂的能力。材料在承受拉伸載荷時，當載荷不增加而仍繼續發生明顯塑性變形的現象叫做屈服。產生屈服時的應力，稱屈服點或稱物物理屈服強度，用σ_S（帕）表示。工程上有許多材料沒有明顯的屈服點，通常把材料產生的殘餘塑性變形為0.2％時的應力值作為屈服強度，稱條件屈服極限或條件屈服強度，用σ_0.2表示。材料在斷裂前所達到的最大應力值，稱抗拉強度或強度極限，用σ_b（帕）表示。

　　塑性是指金屬材料在載荷作用下產生塑性變形而不致破壞的能力，常用的塑性指標是延伸率和斷面收縮率。延伸率又叫伸長率，是指材料試樣受拉伸載荷折斷後，總伸長度同原始長度比值的百分數，用δ表示。斷面收縮率是指材料試樣在受拉伸載荷拉斷後，斷面縮小的面積同原截面面積比值的百分數，用ψ表示。

　　條件屈服極限σ_0.2、強度極限σ_b、伸長率δ和斷面收縮率ψ是拉伸試驗經常要測定的四項性能指標。此外還可測定材料的彈性模量E、比例極限σ_p、彈性極限σ_e等。

　　試驗方法　拉伸試驗在材料試驗機上進行。試驗機有機械式、液壓式、電液或電子伺服式等型式。試樣型式可以是材料全截面的，也可以加工成圓形或矩形的標準試樣。鋼筋、線材等一些實物樣品一般不需要加工而保持其全截面進行試驗。試樣制備時應避免材料組織受冷、熱加工的影響，並保證一定的光潔度。

　　試驗時，試驗機以規定的速率均勻地拉伸試樣，試驗機可自動繪制出拉伸曲線圖。對於低碳鋼等塑性好的材料，在試樣拉伸到屈服點時，測力指針有明顯的抖動，可分出上、下屈服點（

和 ），在計算時，常取 。材料的 δ和 ψ可將試驗斷裂後的試樣拼合，測量其伸長和斷面縮小而計算出來。

　　拉伸曲線圖　

由試驗機繪出的拉伸曲線，實際上是載荷－伸長曲線（見圖），如將載荷坐標值和伸長坐標值分別除以試樣原截面積和試樣標距，就可得到應力－應變曲線圖。圖中op部分呈直線，此時應力與應變成正比，其比值為彈性模量， P _p是呈正比時的最大載荷，p點應力為比例極限 σ _p。繼續加載時，曲線偏離op，直到 e點，這時如卸去載荷，試樣仍可恢復到原始狀態，若過e點試樣便不能恢復原始狀態。e點應力為彈性極限 σ _e。工程上由於很難測得真正的 σ _e，常取試樣殘餘伸長達到原始標距的0.01％時的應力為彈性極限，以 σ _0.01表示。繼續加載荷，試樣沿es曲線變形達到s點，此點應力為屈服點 σ _S或殘餘伸長為0.2％的條件屈服強度 σ _0.2。過s點繼續增加載荷到拉斷前的最大載荷b點，這時的載荷除以原始截面積即為強度極限 σ _b。在 b點以後，試樣繼續伸長，而橫截面積減小，承載能力開始下降，直到 k點斷裂。斷裂瞬間的載荷與斷裂處的截面的比值稱斷裂強度。

　　

參考書目

　G.E.Dieter，Mechanical Metallurgy，McGraw-Hill，NewYork，1976.