提高热轧带肋钢筋室温拉伸试验结果准确度的主要因素浅析

孙丽君

摘 要：热轧带肋钢筋室温拉伸试验中，试样、测量仪器和设备、拉伸速率、人员等因素对热轧带肋钢筋拉伸试验的结果的准确度均有不同程度的影响。文章分析了这些因素对试验结果准确度的影响，提出了检验过程中如何通过控制和调节这些因素，来提高热轧带肋钢筋室温拉伸试验结果的准确度。

关键词：金属材料；拉伸试验；准确度

热轧带肋钢筋室温拉伸试验是检测钢铁产品质量是否达到要求的重要检测手段之一。质量是企业的生命，所以如何提高试验结果的准确度具有重要的研究价值。

影响这一试验结果准确度的因素很多，要想提高试验结果的准确度，就要从控制和调节试样、测量仪器和设备、拉伸速率、温度、人员、测量系统软件误差、温度及人员等这些因素入手，来提高螺纹钢室温拉伸试验结果的准确度。力学性能是金属材料的重要性能指标，金属材料室温拉伸试验是获取力学性能指标最常用、最基本的手段，它广泛应用于型钢等冶金产品的质量检验及质量评估。

1 热轧带肋钢筋室温拉伸试验方法简介

热轧带肋钢筋室温拉伸试验执行的是现行国家标准GB/T228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》。根据这一标准，室温拉伸试验的原理就是在室温下，将试样置于试验机夹具内，以一定的速率给试样施加拉伸力，直至测出所需的一项或几项力学性能，一般情况下拉至断裂。生产企业、用户和第三方质检机构经常测量的力学性能参数主要有强度指标（如抗拉强度和屈服强度）和塑性指标（如断后伸长率和断面收缩率）等，这些参数是判定金属材料性能优劣的重要依据。我们在日常工作中就是通过测定热轧带肋钢筋的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率等来测定热轧带肋钢筋的质量是否达到客户所要求的质量要求。

2 影响热轧带肋钢筋室温拉伸试验结果准确度的主要因素

热轧带肋钢筋的力学性能取决于本身，即钢筋的化学成分、组织结构等，但不同的拉伸试验过程所反映的性能指标却不一定相同，即测量结果不尽相同。与测量过程相关的主要因素有：试样、测量仪器和设备、夹持方法、拉伸速率、人员等。

2.1 试样

试样是各种性能的载体，拉伸试验是通过对试样的试验来获得其力学性能指标的。正确取样是保证测量准确的基础。取样部位、取样方向、样坯的切取及试样制备、试样的横截面形状和尺寸及尺寸公差等对拉伸试验结果都有影响。

2.1.1 材料的不均匀度影响试验结果的准确性

即使是同一炉材料的一个工艺批之内，不同的试样性能也会有差异。这就是材料的不均匀度造成的。此外，由于金属材料在铸造成型、加工过程中，成分、组织结构、冶金缺陷、加工变形分布不均，使得同一批，甚至是同一产品的不同部位的力学性能出现差异。所以从这一环节入手，提高试验结果的准确性是很难的。

2.1.2 试样的几何形状、制备方法和公差

样坯的切取直接影响试样的几何形状。切取样坯的方法很多，有冷剪法、火焰切割法、砂轮片切割法、机械加工法等，但不管用哪种方法，必须防止因受热、加工硬化及变形而影响其力学性能。所以，想要提高试验结果的准确性，在切割试样的时候，要留有足够的机加工余量，一般应不少于钢材直径和厚度，但最小不少于20mm，这样机加工试样时，可以把受热或冷加工硬化的部分完全去除掉，以免影响性能的测定。

从制备方法的角度来说，想要提高试验结果的准确性，还应注意以下几点：（1）切取样坯时，应从外观检查合格的产品上切取样坯，并保留其原表面不受损伤；（2）刻划试樣原始标距时不得损伤试样表面。

从尺寸公差的角度来说，任何经机加工制作的拉伸试样都会有偏差，试样的偏差会给试验结果带来误差。试样的尺寸精度主要包括尺寸公差和形状公差。尺寸公差指试样标距部分内实际加工尺寸与标准值之差，形状公差指试样标距部分内最大值与最小值的差值。拉伸试样的形状公差对拉伸性能指标有影响。因此，想要提高试验结果的准确性，在拉伸试样的制备中，应提高对形状公差的控制要求。

2.2 测量仪器和设备

2.2.1 量具和尺寸测量仪器

从提高试验结果准确度的角度来说，提高量具和尺寸测量仪器的测量准确度非常重要。量具和尺寸测量仪器的测量准确度应满足尺寸测量的准确度要求，量具的分辨力是影响测量准确度的重要因素之一；另外，量具的零点、测量时的压力、量具表面脏物等对尺寸的测量也有影响；量具或测量仪器须经校验合格后才能使用。为了提高量具和尺寸测量仪器的测量准确度，应注意对量具和尺寸测量仪器的维护和保养，注意量具表面不要弄脏，使用量具前注意归零，测量时的压力要稳定；量具或测量仪器要定期检定，校验合格后才能使用。

2.2.2 试验设备

拉伸试验设备主要包括试验机和引伸计。试验机是对试样施加变形力并测定所施加力的系统，引伸计是测定延伸（或位移）的系统，它们的准确度直接影响试验的结果。因此，试验机和引伸计必须定期检定，经检定合格，且在有效期内才可使用。

从设备角度来说，提高试验结果的准确度，主要要控制加载同轴度对试验结果的影响。加载同轴度是指试验机两夹头轴线与试样轴线不重合的程度，如果夹力轴线与试样轴线有偏离，会使试样承受附加的弯曲应力，使具有明显屈服状态的材料变得不明显，影响拉伸性能的测定。试样夹偏、夹歪、试样弯曲、不平直等都是引起受力不同轴的因素。所以，要对设备定期进行检查、维护、保养，夹持试样前检查试样是否弯曲、不平直；夹持试样时要注意夹持方法，夹持方法如果不合理，易引起试样打滑或断在钳口内，导致试验数据不准确或试验数据偏低；日常检测工作中，应加强对试验机钳口的正确选用，减少拉伸过程中钳口对试样的损伤。

2.3 拉伸速率

拉伸速率是拉伸过程中必须控制的参数，拉伸速率直接影响金属材料的应力——应变关系。提高试验结果的准确度，必须对拉伸速率进行严格的控制。

为了准确测定金属材料拉伸性能，使试验结果具有可比性，各国拉伸试验标准无一例外地规定了试样拉伸时弹性阶段、屈服阶段和屈服阶段过后的拉伸速率。满足这种要求的最好方法是直接进行弹性阶段和屈服阶段的应变控制以及屈服阶段过后的位移控制，能消除系统柔度对屈服阶段拉伸速度的影响。然而，目前国内外仍有很多金属材料拉伸试验机不能或不适宜进行应变控制，或因控制方式转换时曲线出现不连续性，会直接影响测试结果；另外，由于某些类型引伸计结构设计缺陷以及试样表面状态不良等多种原因，会使引伸计刀口打滑引发应变控制的危险性，测试人员不敢轻易使用应变控制。為了满足试验标准对拉伸速度的要求，就要用位移控制代替应变控制。

2.4 人员

作为拉伸试验的实施者，由于主观因素和操作技术的不同，也会给测量结果带来误差。

对尺寸的测量，不同的人员也会带来误差。热轧带肋钢筋的表面形状不规则，标距的标注、测量比较困难，由于试验员测量水平不一致，极易造成试验数据不稳定，试验结果不准确。

因此，就要努力提高试验人员的素质。首先，要提高试验人员专业方面的素质，平时要多组织相关专业知识的培训和考试，提高试验人员的理论水平和实际操作水平。其次，要多做对比试验，以减少由于人员的原因引起的试验结果的偏差。再次，要多组织技术竞赛之类的活动，提高试验室技术人员的工作热情，促进试验人员在技术钻研上精益求精。

3 结束语

通过分析，可以发现，我们要从以下几个方面来提高试验结果的准确度：

（1）试样方面。材料的不均匀度、试样的几何形状、制备方法和公差等都会影响试验结果的准确度，所以要注意样坯应从外观检查合格的产品上切取，刻划试样原始标距时不得损伤试样表面。

（2）测量仪器和设备方面。要注意提高量具和尺寸测量仪器的测量准确度，定期维护和检修试验设备，定期检查和更换钳口。夹持试样的时候要注意夹持方法。

（3）拉伸速率方面，要对拉伸速率进行严格的控制。

（4）努力提高试验室人员的专业素质，加强培训。

上述4个方面只是笔者的一点认识，并不全面。提升试验结果的准确度是一个比较大的研究范畴，需要深入而持久的系统研究。

参考文献

[1]姜美琴.金属材料室温拉伸试验影响因素浅析[J].现代冶金，2007，35（2）：27-31.

[2]凌霄.热轧带肋钢筋拉伸试验结果的不确定度评定[J].理化检验：物理分册，2011，（11）：694-696.