金属材料拉伸试验影响因素及应对措施

2019-03-02吕海青陈学胜

冶金与材料 2019年5期

荣健，李晶，吕海青，陈学胜

（北京卫星制造厂有限公司，北京 100190）

针对金属材料进行拉伸试验是对其质量与材料生产进行检验的主要项目之一，在进行拉伸试验中得出的各项指标参数等数据，是进行反应金属材料力学性能检测的重要因素之一。但在实际进行金属材料拉伸试验中会出现诸多影响因素，最终就会对试验结果与参数造成较为严重的影响。同时实际存在的影响因素不仅会对试验结果造成影响，同时也会与试验过程、样品的尺寸等方面有着密不可分的关系。

1 样品制备对试验结果的影响及应对措施

1.1 样品制备对试验结果的影响分析

样品制备在金属材料拉伸试验中占据极为重要的位置，是确保可以获得准确数据的主要因素，根据检验样品、GB/T6397-1986《金属拉伸试验试样》对试样的材料选择、材料形状、材料尺寸、材料加工精度与方式等方面，都进行了统一化的规定。在实际工作的过程中，对于板材与管材的试样均属于平板与圆管弧板带肩试样，通常情况下，在样品制备的过程中会采用铣削切割加工的方式，同时在过渡圆的位置会停止进行刀具的运作，而当进刀的最后一刀尺寸较大时，这时在加工压力的作用影响下，就会导致在对金属材料的平行段进行铣削切割的过程中出现诸多让道的情况，这时到达过渡圆弧与平行段衔接位置的截面积就会较小最终就会影响到实际测试数据的准确性与有效性。

1.2 样品制备对试验结果影响的应对措施

（1）在制备样品的过程中，需要针对样品进行检验，全面按照GB/T6397-1986《金属拉伸试验试样》制备标准样品，同时因国家标准对试样的材料选择、材料形状、材料尺寸、材料加工精度与方式等方面，都进行了统一化的规定，因此，在实际制备样品的过程中，就可以充分降低出现样品尺寸不合格的情况；（2）针对材料的破坏性进行试验，在试验的过程中如果出现材料强度未达到标准时，就需要及时做出转变，同时因考虑到材料质地的不均匀性，就需要在制备样品的过程中准备多个样品，从而可以确保为后续的试验提供保障。

2 拉伸速度对试验结果的影响及应对措施

2.1 拉伸速度对试验结果的影响分析

在实际试验的过程中，需要在所选材料的中心部分采取样本，并将样本制作为10 mm×15 mm 的热变形模拟样品，并且在Gleeble-3800 热力模拟设备上展开试验，在实际试验的过程中变形的温度分别为950 ℃、1050 ℃、1150 ℃等，在不同温度下样品的变形速度分别为0.01 s-1、1 s-1、10 s-1等。试验过程中的具体试验操作顺序包括：在样品的两面分别放置钽片，而后在钽片与样品之间均匀的涂抹一层润滑试剂，以便可以有效防止在试验变形的过程中样品与钽片之间出现摩擦情况而导致试验结果不具有实质效果。

2.2 拉伸速度对试验结果影响的应对措施

当变形速率较大时，促使金属材料内部元素的错位量不断增加，流变应力也不断提高。试验温度为950 ℃时，会对处在不同变形速率下的不锈钢变形组织造成较大影响，而当变形速率达到0.01 s-1时，最初的结晶处会出现诸多微小的晶粒，当变速率为10 s-1时，则样品中不会出现结晶。在通过950 ℃来测试不锈钢时，会随着变速率的不断提高而促使结晶数量不断下降。具体分析：当变形速率下降时就会促使变形的时间不断增加，而在长时间的变形过程中会基于不锈钢充足的结晶时间，最终就会使得在这一因素下的结晶数量较多。

3 引伸计装卸与标定的影响及应对措施

3.1 引伸计对试验结果的影响分析

引伸计在试验设备中属于一个重要的附件，其主要作用是对试验样品变形较小的试验，例如：在测定金属材料的弹性模量与规定非比例延伸强度的过程中，就需要在试验设备中安装引伸计，而如果不需要针对金属材料的这两个进行检测时，则不需要安装引伸计。引伸计装夹、跟踪与取下的方式、时机等方面，也会对弹性阶段的试验结果与曲线形态造成较为严重的影响。

3.2 引伸计装卸、标定影响的应对措施

在针对引伸计装卸、标定等影响制定应对措施时，可以通过以下几个方面来实现：（1）目前金属材料拉伸试验中较常使用的引伸计为电子引伸计，在装夹过程中需轻拿引伸计，促使两刀刃可垂直接触到式样，同时在使用弹簧或橡皮筋将引伸计固定在试样上，待装好后取出标距杆垫片，促使力臂与标距杆之间的距离保持在0.5 mm。此外，还需充分保护好电子引伸计，确保不摔碰，同时需要确保引伸计刃口的锋利度。而当处于最大伸长率时，引伸计就需随着最大伸长率向下运作并记录。但对质量较低的试验样品而言，当其被拉断之后所产生的冲击力较小，引伸计就可以追踪试验样品，直至试验样品出现断裂时结束；（2）在标定引伸计的过程中，需根据以下几方面来实现：①在进行引伸计标定工作的过程中，具体的位移参数需要全面结合实际的增加量而不断提高；②通常情况下引伸计的标定工作需要重复进行3 次以上，同时在每次标定的过程中，还需要将引伸计去下并重新安装；③在测量的过程中，测量系统的相关参数需要确保其与标定时间相同；（3）在测量引伸计位置的过程中，需要全面根据以下几个方面来实现：①在实际进行测量工作时，需要在引伸计的夹子上装置刀口，待刀口安装完成之后需要将已经调整好运行参数的X-Y 摄像记录仪摆放到预定的位置中；②在测量的过程中需要不断增加试验样品的承受压力，而后通过压力促使试验样品出现变形的情况，同时需要在X-Y 摄像记录仪中指出X 轴上的位移量；③当试验结束之后，及时整理仪器设备与机器。