Transcript 金属材料室温拉伸试验辅导讲义（点击下载）

2.1金属材料拉伸试验
2.1.1拉伸试验的特点和分类
（1）拉伸试验的特点：
①
单向应力、温度恒定、静载
②
力学性能测试中最常用方法、简单易行、试
样制备简单、测量数据精确。
③
可反映材料所发生的弹性、塑性与断裂三个
变形阶段的基本特性。
④
工程设计及合理选材、优选工艺、研制新材
料、合理使用现有材料
⑤
采购、验收、质量控制、安全评估都有着很
重要的应用价值和参考价值。
2.1.1拉伸试验的特点和分类
（2）拉伸试验分类：
按温度分：
①
室温拉伸试验10℃～35℃
②
高温拉伸试验＞35℃～1000℃
③
低温拉伸试验-196℃～＜10℃
④
液氦拉伸试验-269℃
2.1.1拉伸试验的特点和分类
按产品分：
①
标准样品的拉伸试验
②
金属细丝的拉伸试验
③
金属箔材的拉伸试验
④
金属紧固件的拉伸试验
2.1.1拉伸试验的特点和分类
按试验环境分：
①
温湿度下的拉伸试验
②
腐蚀气氛下的拉伸试验
③
腐蚀液体中的慢速拉伸试验
2.2.1金属材料拉伸试验相关的拉
伸试验机
（1）试验机的分类
① 机械式试验机
② 电子式万能试验机
③ 液压式万能试验机
④ 电液伺服试验机



（1）力 物体间的相互作用叫力。力有
三个要素，即力的大小、方向和作用点
（2）力学性能 材料在力作用下显示的
与弹性和非弹性反应相关或包含应力-应
变关系的性能
（3）力学试验 测定力学性能的试验



（4）弹性模量：轴向拉伸应力与轴向拉
伸应变成线性比例关系阶段中，拉伸应
力与拉伸应变之比。（低于比例极限的
应力与相应应变的比值）
（5）横向应变 垂直于施加力方向的线
性应变量
（6）轴向应变 施加力方向的线性应变
量






（7）轴向应力 施加力方向的应力分量
（8）应变
由外力所引起的试样尺寸和形
状的单位变化量
（9）工程应变 按照原始长度的轴向变化量
除以原始长度计算的轴向应变
（10）线性应变 给定线性方向的应变分量
（11）真应变 在缩颈开始之前，瞬时长度与
原始长度之比的自然对数
（12）应力
试验期间任一时刻的力除以试
样原始横截面积So之商





（13）工程应力：拉伸力与试样原始横截面积
的比值
（14）正应力 垂直于给定平面的应力分量
（15）真应力 按照瞬时横截面积计算的轴向
应力
（16）试件/试样：具有合格尺寸且满足试验
要求的样品
（17）测量不确定度 表征合理地赋予被测量
之值的分散性，与测量结果相联系的参数


（18）比例极限 材料能够承受的没有
偏离应力-应变比例特性的最大应力
（19）应力-应变曲线 表示正应力和试
样平行部分相应的应变在整个试验过程
中的关系曲线。




（20）塑性应变比：
在单轴拉伸应力作用下，试样宽度方向
真实塑性应变与厚度方向真实塑性应变
之比。
（21）应变硬化指数：
在单轴拉伸应力作用下，真实应力与真
实应变数学方程式中的真实应变指数。
A．电子万能试验机的基本结构、

主机的动力源是一个电动机，通过减速装置和丝杠带
动活动横梁向上或向下运动，使试件产生拉伸变形。
安装在活动横梁或框架上的力传感器测量试件变形过
程中的力值，即载荷值；同时，丝杠的转动带动主机
内部一个光电编码器，通过控制器换算成活动横梁的
位移值。载荷及位移信号，通过计算机显示或者进行
相关计算。
电子式万能试验机是以电测法测量并指示力和变形的
机械型试验机，其主要特点是速度范围宽，且易于准
确控制，显示全数字化，操作简便，配用计算机可按
界面提示实施对试验机的操作，自动进行数据处理。
电子万能试验机
1．加力部分：
 试验机加力机构装于主机机架内，两球形丝杠垂直分
装于主机左右两侧，横梁两侧内的丝杠副与相应的球
形丝杠，工作时，交流伺服电机经齿形皮带减速后，
驱动左右两侧丝杠同步原地转动，横梁内与之合的螺
母便带动横梁下降或上升
 主要由上横梁、移动横梁、台面及光杠组成框架式结
构，球形丝杠固定在台面及上横梁之间，两球形丝杠
之丝母及两光杠之导套固定在移动横梁上。
 电机通过三级同步带轮减速后带动丝杠旋转，从而推
动移动横梁在选定的速度下作直线运动，以实现各种
试验功能。
电子万能试验机
2．测量部分
 试验机力与变形的测量均采用电阻传感
器，测力传感器固定在上横梁或十字横
梁上，并与上夹头或下夹头连接，变形
传感器（引伸计）则安装在试样上，二
者的信号电压通过放大单元输至计算机
进行采集处理。
电子万能试验机


3.控制单元
控制试验机的速度，方向
电子万能试验机



4．显示部分
绘拉伸图
显示力值及变形值及计算
电子万能试验机
电子万能试验机
B．液压万能试验机的基本结构、
工作环境、操作技术与维修保养
1．加力部分：
 试验机底座1装有两根固定立柱2，立柱支撑着固定横
梁3及工作油缸4。开动油泵电机后，电动机带动油泵5，
将油箱里的油经送油阀22送至工作油缸4，推动工作活
塞6，使上横梁7、活动立柱8和活动平台9向上移动。
如将拉伸试样装于上夹头10和下夹头11内，当活动平
台向上移动时，因下夹头不动，上夹头随着平台向上
移动，则试样受到拉伸，如将试样放在平台的承压座
12内，平台上升时，试样则受到压缩。

做拉伸试验时，为了适应不同长度的试样，可开动
下夹头的电机使之带动蜗杆，蜗杆带动涡轮，涡轮再
带动丝杠，可控制下夹头上、下移动，调整适当的拉
伸空间。
液压万能试验机
2．测力部分
 装在试验机上的试样受力后，其受力大小可在测力度
盘上直接读出，试样受到拉力作用，工作油缸的油就
具有了一定的压力，这压力的大小与试样受到的拉力
大小成比例。而测力油管将工作油缸与测力油缸14连
通，则测力油缸就受到与工作油缸相等的油压。此油
压推动测力活塞15，带动测力拉杆，使摆杆21和摆锤
16绕支点转动。力越大摆的转角也越大。摆杆转动时，
上面的推杆便推动水平齿条17，从而使齿轮带动测力
指针转动，这样便可从测力盘上读出试样受力的大小。
摆锤的重量可以更换，一般试验机可以更换三种摆锤，
所以测力盘上相应有三种刻度，这三种刻度对应着试
验机三种不同的量程。
电液式材料试验机
D．引伸计（手动夹持式、光学式、
全自动、高温、低温）

在拉伸试验时测量试样变形的装置称作引伸计。
引伸计有机械式、电子式、光学式、全自动式、
高温、低温等。用的最多的是电子式中电阻应
变式。它主要由电阻应变片、弹性元件、刀口、
变形传动杆几部分组成。测量变形时，将引伸
计安装在试样上，刀口与试样接触而感受变形，
通过变形传动杆使弹性元件产生应变ε，然后
再通过粘贴在弹性元件上的电阻应变片把应变
量ΔL转换成电阻的变化量ΔR，由应变电测原理
可知：ΔL与ε和ε与ΔR均成线性关系，因此测得
ΔR后，即可得到所测变形ΔL。
E．高温炉


高温拉伸试验需要配置加热试样的高温
电炉，与各种材料试验机，如电子万能
试验机、液压万能试验机等相配合，进
行高温下的力学性能试验。
一般为对开式圆筒型高温电阻炉，加热
温度约为200℃-1000℃
E．高温炉



采用内置式加热体，升温速度快，调节
灵敏，精度高。
有较高的温度精度与稳定性。
采用PID温度控制仪，用电炉支架安装在
试验机上，电炉方便进出主机。
F．环境箱


进行-70℃～250℃中低温拉伸试验时，有时也
会用到高低温试验箱，它由加热源、制冷源、
工作室、温控单元组成。高温采用硅碳棒加热，
低温采用液氮或压缩机制冷。工作室空气用风
扇鼓风循环，强制空气对流，使之室内温度得
到均匀。
环境箱主要用于金属材料在高温或低温下的机
械性能试验。可配于电子万能试验机。
F．环境箱
主要技术指标
 温度范围：-70℃～250℃
 恒温区长：300mm
 温度波动：±2℃
 温度梯度：4℃
 外形尺寸（长×宽×高）：
490×870×800mm
 工作室尺寸（长×宽×高）：
270×270×600mm
G．低温恒温器或杜瓦瓶

进行深低温拉伸试验时，需要将试样冷
却，应配有可放置冷却液的低温恒温器
或杜瓦瓶。试验时，根据试验温度配置
冷却液，（-196℃用液氮，-269℃用液氦）
并将其与试样一起置于低温恒温器或杜
瓦瓶中，并与材料试验机连接就可以进
行拉伸试验。
拉伸试验机准确度级别的误差要求
最大允许误差，%
级别
示值相对
误差
q
示值重复性
相对误差
b
示值进回程
相对误差
u
零点相对
误差
f0
相对分辨力
α
0.5
±0.5
0.5
0.75
±0.05
0.25
1
±1.0
1.0
1.5
±0.1
0.5
2
±2.0
2.0
3.0
±0.2
1.0
2）试验机的检测/校准项目及
相关要求

1级精度的试验机示值相对误差
q=（Fi-F）/F ≤±1.0%

F—测力仪指示力， Fi—试验机指示力，





如果1级试验机，标定时测力计标准值为
1000N，则：
（1010-1000）/1000=0.01= 1.0%
（990-1000）/1000=-0.01 = -1.0%
即试验机力值在990N～1010N内才合格
试验机的检测/校准项目及相关
要求





示值重复性相对误差
b=（Fimax-Fimin）/F ≤1.0%
Fi max、 Fi min—试验机指示最大、最小力，F—测力仪指示力
如果1级试验机，标定时测力计标准值为1000N，试验
机力值为1010N，则其他几次标定在1000N ～1010N
以内才合格。 如果低于此范围，例如998N，则
（1010-998）/1000=0.012= 1.2%＞ 1.0%不合格
试验机的检测/校准项目及相关
要求





1级试验机示值进回程相对误差u
u=（ Fi′-Fi）/F ≤1.5%
F—测力仪指示力， F —试验机指示力， F ′—卸载时试验机指示力，
如果1000N的1级试验机，标定时测力计
标准值为1000N，进程为1010N，回程必
须在995N ～1010N以内才合格。
（995-1010）/1000=-0.015
i
i
试验机的检测/校准项目及相关
要求





零点相对误差f0
1级试验机F0=（Fio/FN ）×100%≤ ±
0.1%
Fio试验机卸载后零点示值
FN-试验机相应档次的最大力值
如用1000N档，卸载后零点示值在
±1N内合格。
试验机的检测/校准项目及相关
要求

相对分辨力α

1级试验机α =（γ/F ） ×100%≤0.5%



γ-分辨力
F-试验机相应档次的最大力值
如用1000N档，相对分辨力α≤0.5%，
则分辨力γ应为5N。刻度值应为10N。
引伸计分类




1.机械式（千分表）
2.光学式
3.电子式（电阻式、电感式、电容式）
4.非接触式（激光、摄像头、光栅式）
（3）引伸计的检测/校准项目及相
关要求



1级精度的引伸计标距相对误差≤±1.0%；
q =(Le′-Le ）/ Le
Le—引伸计标距标称值， Le′—引伸计标距测量值，l —引伸计指示的位
Le
移， lt—标定器给出的真实位移

i
如果引伸计标距标称值为50mm，引伸计标距测量值为50.5mm，则
qLe=(Le
′-Le
）/ Le=（50.5-50）/50=1.0%
引伸计的检测/校准项目及相关
要求



引伸计分辨力（从仪器上能读取的最小
量值或读数的百分比）或1.0μm；
1级精度的引伸计分辨力≥0.5%
读数为1mm时，分辨力至少为0.005mm，
刻度值为0.01mm。
引伸计的检测/校准项目及相关
要求




1级引伸计系统相对误差≤±1.0%或
±3μm
q=（Li-Lt）/Lt
Li—引伸计指示位移， Lt—标定器给出的
真实位移
如果标定器给出的真实位移为1mm，引
伸指示位移应在0.99mm～1.01mm之内。
引伸计的检测/校准项目及相关
要求


引伸计量程
50mm引伸计，量程有5mm，25mm，
50mm（10%，50%，100%）
（4）试验机的期间核查

试验机在两次检定期间，需进行期间核
查，用测力计检查试验机的示值相对误
差，示值重复性相对误差
（5）温度测量装置的检测/校准项
目及相关要求
温度偏差
 ≤600℃
±3℃；
 ＞600～800℃ ±4℃；
 ＞800-1100℃ ±5 ℃；
温度梯度
 ≤600℃
3℃；
 ＞600～800℃ 4℃；
 ＞800-1100℃
5℃
2.3.1金属材料室温拉伸试验




2.3.1.1试验标准
2.3.1.2适用范围
2.3.1.3试验原理
2.3.1.4试验方法
2.3.1.1试验标准



中国标准
GB/T228.1-2010《金属材料 拉伸试验 第1部
分 室温试验方法》,
国际标准
ISO6892-1：2009 Metallic materials-Tensile
testing-Method of test at ambient
temperature
美国ASTM标准
ASTM E8M-2008 Standard Test Method for
Tensile testing of Metallic materials(Metric)
2.3.1.2 GB/T228.1-2010适用范围

适用于金属材料室温拉伸性能的测定，但对于
小横截面尺寸的金属产品，例如金属箔、超细
丝和毛细管等的拉伸试验需要相关方的协议。
2.3.1.3试验原理

试验系用拉力拉伸试样，一般拉至断裂，
测定拉伸标准中定义的一项或几项力学
性能
2.3.1.4 试验方法
（1）术语、符号及相关说明

1)标距 L
度

2)原始标距 L0



测量伸长用的试样圆柱或棱柱部分的长
室温下施力前的试样标距。
3)断后标距 Lu
在室温下将断后的两部分试样紧密
地对接在一起，保证两部分的轴线位于同一条直线上，
测量试样断裂后的标距。
4)平行长度 Lc 试样平行缩减部分的长度。
5)伸长
试验期间任一时刻原始标距的增量。
2.3.1.4 试验方法
（1）术语、符号及相关说明



6) 伸长率
原始标距的伸长与原始标距Lo之比的百分率。
7) 残余伸长率 卸除指定的应力后，伸长相对于原始标距Lo的百分
率。
8) 断后伸长率 A
断后标距的残余伸长（Lu-L0）与原始标距(L0)之比的百分率。
对于比例试样，若原始标距不为5.65 S0 (S0为平行长度的原始横截
S
面积)，符号A应附以下脚注说明所使用的比例系数，例如，A11.3表
示原始标距为11.3
的断后伸长率。对于非比例试样，符号A应
附以下脚注说明所使用的原始标距，以毫米（mm）表示，例如，
A80mm表示原始标距为80mm的断后伸长率。
0
2.3.1.4 试验方法
（1）术语、符号及相关说明



9) 引伸计标距Le
用引伸计测量试样延伸时所使用试样引伸计起始标距长度。
注：对于测定屈服强度和规定强度性能，建议Le应尽可能跨越试
样平行长度。理想的 Le应大于L0/2但小于约0.9Lc。这将保证引伸
计能检测到发生在试样上的全部屈服。最大力时或在最大力之后
的性能，推荐Le等于L0或近似等于L0，但测定断后伸长率时Le应等
于L0。
10) 延伸
试验期间任一给定时刻引伸计标距Le的增量。
11) 延伸率
用引伸计标距Le表示的延伸百分率
2.3.1.4 试验方法
（1）术语、符号及相关说明





12) 残余延伸率
试样施加并卸除应力后引伸计标距的增量与引伸计标距Le之比的
百分率。
13) 屈服点延伸率 Ae
呈现明显屈服（不连续屈服）现象的金属材料，屈服开始至均匀
加工硬化开始之间引伸计标距的延伸与引伸计标距Le之比的百分
率。见图3.7。
14) 最大力总延伸率 Agt
最大力时原始标距的总延伸（弹性延伸加塑性延伸）与引伸计标
距Le之比的百分率。见图3.1。
15) 最大力塑性延伸率 Ag
最大力时原始标距的塑性延伸与引伸计标距Le之比的百分率。见
图3.1。
16) 断裂总延伸率 At
断裂时刻原始标距的总延伸（弹性延伸加塑性延伸）与引伸计
标距Le之比的百分率。见图3.1。
图3.1 延伸的定义
R-应力
e-延伸率
Δe-平台范围
A：断后伸长率（从引伸计的信号
测得或直接从试样上测得）
Ag：最大力塑性延伸率
Agt：最大力总延伸率
At：断裂总延伸率
Rm：抗拉强度
mE ：应力-延伸率曲线上弹性部
分的斜率
e
2.3.1.4 试验方法
（1）术语、符号及相关说明





17) 试验速率
a) 应变速率
用引伸计标距测量时单位时间的应变增加值。
b) 平行长度应变速率的估计值
根据横梁分离速率和试样平行长度Lc计算的试样平
行长度的应变单位时间内的增加值。
c) 横梁位移速率vc
单位时间的横梁位移。
d) 应力速率
单位时间应力的增加。
注：应力速度只用于方法B试验的弹性阶段。
2.3.1.4 试验方法
（1）术语、符号及相关说明



18) 断面收缩率 Z
断裂后试样横截面积的最大缩减量(So-Su)与原始横截面积So之比的
百分率:
19) 最大力 Fm
对于无明显屈服（不连续屈服）的金属材料，为试验期间的最大力。
对于不连续屈服的金属材料，在加工硬化开始之后，试样所承受的
最大力。
20) 应力 R
试验期间任一时刻的力除以试样原始横截面积So之商。
注1：此应力指的是工程应力。
注2：在后续标准文本中，符号“力”和“应力”或“延伸”，
“延伸率”和“应变”分别用于各种情况（如图中的坐标轴标识所示，
或用于解释不同力学性能的测定）。然而，对于曲线上一已定义点的
总描述和定义，“力”和“应力”或“延伸”，“延伸率”和“应变”
相互之间是可以互换的。
2.3.1.4 试验方法
（1）术语、符号及相关说明





21) 抗拉强度 Rm
相应最大力(Fm)的应力。
22) 屈服强度
当金属材料呈现屈服现象时，在试验期间达到塑性变形发生而力
不增加的应力点。应区分上屈服强度和下屈服强度。
a) 上屈服强度 ReH
试样发生屈服而力首次下降前的最大应力。见图3.2。
b) 下屈服强度 ReL
在屈服期间，不计初始瞬时效应时的最小应力。见图3.2。
c) 规定塑性延伸强度 Rp
塑性延伸率等于规定的引伸计标距Le百分率时对应的应力。
注：使用的符号应附下脚标说明所规定的塑性延伸率，例如，
Rp0.2，表示规定塑性延伸率为0.2%时的应力。见图3.3。
图3.2不同类型曲线的上屈服强度下屈服强度
R
e
a
ReH
ReL
应力
延伸率
初始瞬时效应
上屈服强度
下屈服强度
图3 规定非比例延伸强度
R应力
e延伸率
1规定非比例延伸率
RP：规定非比例延伸强
度
图6 规定非比例延伸强度
图6 规定非比例延伸强度


如力—延伸曲线图的弹性直线部分不能明确地确定，
以致不能以足够的准确度划出这一平行线，推荐采用
如下方法（见图6）。
试验时，当已超过预期的规定非比例延伸强度后，将
力降至约为已达到的力的10%。然后再施加力直至超
过原已达到的力。为了测定规定非比例延伸强度，过
滞后环两端点画一直线。然后经过横轴上与曲线原点
的距离等效于所规定的非比例延伸率的点，作平行于
此直线的平行线。平行线与曲线的交截点给出相应于
规定非比例延伸强度的力。此力除以试样原始横截面
积得到规定非比例延伸强度（见图6）。
2.3.1.4 试验方法
（1）术语、符号及相关说明



d) 规定总延伸强度 Rt
总延伸率等于规定的引伸计标距Le百分率时的应力。
注：使用的符号应附下脚标说明所规定的总延伸率，例如t0.5，
表示规定总延伸率为0.5%时的应力。见图3.4。
e) 规定残余延伸强度 Rr
卸除应力后残余延伸率等于规定的原始标距Lo或引伸计标距Le百
分率时对应的应力。
注：使用的符号应附下脚标说明所规定的残余延伸率。例如Rr0.2，
表示规定残余延伸率为0.2%时的应力。见图3.5。
23) 断裂
当试样发生完全分离时的现象。
图3.4规定总延伸强度
R应力
e延伸率
1规定总延伸率
Rt：规定总延伸强度
图3.5规定残余延伸强度
R应力
e延伸率
1规定残余延伸率
Rr：规定残余延伸强度
（2）试样的外形和尺寸要求

①
②
③
④
⑤
试样的形状与尺寸取决于要被试验的金属产品的形状与尺寸。
通常从产品、压制坯或铸件切取样坯经机加工制成试样。但具有恒定
横截面的产品（型材、棒材、线材等）和铸造试样（铸铁和铸造非铁
合金）可以不经机加工而进行试验。
试样横截面可以为圆形、矩形、多边形、环形，特殊情况下可以为某
些其他形状。
试样原始标距与横截面积有关系者称为比例试样。国际上使用的比例
系数k的值为5.65。原始标距应不小于15mm。当试样横截面积太小，
以致采用比例系数k为5.65的值不能符合这一最小标距要求时，可以采
用较高的值（优先采用11.3的值）或采用非比例试样。
注：选用小于20mm标距的试样，测量不确定度可能增加。
非比例试样其原始标距Lo与原始横截面积So无关。
试样的尺寸公差应符合相应的附录B～附录E（见6.2）。
试样的主要类型
产品类型
GB/T228.1-2010
相应的附录
薄板– 板材–扁材 线材— 棒材— 型材
厚度a (mm)
直径或边长 (mm)
0.1 ≤a＜ 3
—
B
—
＜4
C
a＞3
≥4
D
管材
E
试样的主要类型
圆形横截面机加工试样
试样的主要类型
机加工矩形横截面试样
试样的主要类型
管段试样
管材纵向弧形试样
（3）机加工试样的基本要求



如试样的夹持端与平行长度的尺寸不相同，他们之间
应以过渡弧连接。此弧的过渡半径的尺寸可能很重要，
如相应的附录中对过渡半径未作规定时，建议应在相
关产品标准中规定。
试样夹持端的形状应适合试验机的夹头。试样轴线应
与力的作用线重合。
试样平行长度Lc或试样不具有过渡弧时夹头间的自由
长度应大于原始标距Lo。
（4）非机加工试样的基本要求


如试样为未经机加工的产品或试棒的一段长度，两夹
头间的长度应足够，以使原始标距的标记与夹头有合
理的距离（见附录B～附录E）。
铸造试样应在其夹持端和平行长度之间以过渡弧连接。
此弧的过渡半径的尺寸可能很重要，建议在相关产品
标准中规定。试样夹持端的形状应适合于试验机的夹
头。平行长度Lc应大于原始标距Lo。
（5）试样类型

附录B～附录E中按产品的形状规定了试
样的主要类型，见表2。相关产品标准也
可规定其他试样类型
（6）原始横截面积的测定






宜在试样平行长度中心区域以足够的点数测量试样的相关尺寸。
原始横截面积So是平均横截面积，应根据测量的尺寸计算。
原始横截面的计算准确度依赖于试样本身特性和类型。附录B～
附录E给出了不同类型试样原始横截面积So的评估方法，并提供了
测量准确度的详细说明。
原始横截面积应根据试样的尺寸测量值计算得到。
原始横截面积的测定应准确到 ± 2 %。 当误差的主要部分是由
于试样厚度的测量所引起的，宽度的测量误差不应超过± 0.2 %。
为了减小试验结果的测量不确定度，建议原始横截面积应准确至
或优于± 1 %。对于薄片材料，需要采用特殊的测量技术。
横截面尺寸测定





横截面尺寸
0.1~0.5
＞0.5～2.0
＞2.0～10.0
＞ 10.0
单位为毫米
分辨力 不大于
0.001 （微米千分尺）
0.005 （千分尺）
0.01 （游标卡尺）
0.05 （游标卡尺）
横截面尺寸测定2002


板状试样在工作部分的两端和中部测量
三点厚度与宽度，取其最小横截面积作
为试样横截面积。
圆棒试样在工作部分的两端部和中部测
量三点直径，取其最小值计算试样横截
面积。
横截面尺寸测定

对于圆形横截面的产品，应在两个相互
垂直方向测量试样的直径，取其算数平
均值计算横截面积。
移位法测定断后伸长率
（7）原始标距的标记



应用小标记、细划线或细墨线标记原始标记，但不得
用引起过早断裂的缺口作标记。
对于比例试样，如果原始标距的计算值与其标记值之
差小于10%L0,可将原始标距的计算值按GB/T 8170修
约至最接近5mm的倍数。原始标距的标记应准确到
±1%。
如平行长度Lc比原始标距长许多，例如不经机加工的
试样，可以标记一系列套叠的原始标距。有时，可以
在试样表面划一条平行于试样纵轴的线，并在此线上
标记原始标距
(8）试验条件


①
②
③
设定试验力零点
在试验加载链装配完成后，试样两端被夹持之前，应设定力测
量系统的零点。一旦设定了力值零点，在试验期间力测量系统
不能再发生变化。
试样的夹持方法
应使用例如楔形夹头、螺纹夹头、平推夹头、套环夹具等合适
的夹具夹持试样。
应尽最大努力确保夹持的试样受轴向拉力的作用，尽量减小弯
曲。这对试验脆性材料或测定规定塑性延伸强度、规定总延伸
强度、规定残余延伸强度或屈服强度时尤为重要。
为了得到直的试样和确保试样与夹头对中，可以施加不超过规
定强度或预期屈服强度的5%相应的预拉力。宜对预拉力的延伸
影响进行修正。
应变速率控制的试验速率(方法A)


方法A是为了减小测定应变速率敏感参数（性能）时
的试验速率变化和试验结果的测量不确定度。
本部分阐述了两种不同类型的应变速率控制模式。
第一种应变速率是基于引伸计的反馈而得到。第二
种是根据平行长度估计的应变速率，即通过控制平
行长度与需要的应变速率相乘得到的横梁位移速率
来实现。
应变速率控制的试验速率(方法
A)



如标准中规定：塑性变形阶段最大速度
为0.00025/s，即相当于每秒每毫米标距
试样变形0.00025mm，
0.00025×60=0.015/min，
如果平行长度为60mm，则
60mm×0.015/min=0.9mm/min
此为近似试验机的横梁速度
应力速率控制的试验速率（方法B）



试验速率取决于材料特性并应符合下列要求。如果没
有其他规定，在应力达到规定屈服强度的一半之前，
可以采用任意的试验速率。超过这点以后的试验速率
应满足下述规定。
测定屈服强度和规定强度的试验速率
上屈服强度，ReH
在弹性范围和直至上屈服强度，试验机夹头的分离速
率应尽可能保持恒定并在表3规定的应力速率范围内。
注：弹性模量小于150000MPa的典型材料包括锰、铝
合金、铜和钛。弹性模量大于150000MPa的典型材料
包括铁、钢、钨和镍基合金。
表3 应力速率
材料弹性模量
E/(GPa)
应力速率/MPa·s-1
最小
最大
＜150
2
20
≥150
6
60
应力速率

下屈服强度
如仅测定下屈服强度，在试样平行长度的屈服
期间应变速率应在0.00025/s±0.00005/s之
间。平行长度内的应变速率应尽可能保持恒定。
如不能直接调节这一应变速率，应通过调节屈
服即将开始前的应力速率来调整，在屈服完成
之前不再调节试验机的控制。
任何情况下，弹性范围内的应力速率不得超过
表3规定的最大速率。
规定非比例延伸强度试验速率


在塑性范围和直至规定强度应变速率不
应超过0.00025/s。
应力速率不得超过表3规定范围。
夹头分离速率

如试验机无能力测量或控制应变速率，
直至屈服完成，应采用等效于表3规定的
试验机夹头分离速率。
测定抗拉强度的试验速率




在塑性范围内，平行长度的应变速率不
应超过0.008/s。
如果标距Lc为60mm，则
0.008×60×60=28.8mm/min
在试验不测定屈服强度或规定强度，试
验速率可达到塑性范围内的最大值。
试验方法和速率的选择

除非另有规定，只要能满足本标准的要
求，实验室可以自行选择方法A、方法B
和试验速率。
注：使用方法A、方法B两种方法对于某
些材料的测量结果可能会有差异。
试验条件的表示

为了用缩略的形式报告试验控制模式和试验速率，
可以使用下列缩写的表示形式：
示例1：GB/T228A224定义本试验为应变速率控制，
不同阶段的试验速率范围分别为2，2和4。
示例2：GB/T228B30定义试验为应力速率控制，
试验的名义应力速率为30MPa/s。
示例3，GB/T228B定义试验为应力速率控制，试验
的名义应力速率符合表3。
拉伸试验中测定ReH、ReL、Rp、Rt和Rm时应选用
的应变速率范围
e
t
1
2
3
4
5
6
a
应变速率
拉伸试验时间进程
范围1：
范围2：
范围3：
范围4：
引伸计控制或横梁控制
横梁控制
推荐的
（9）上屈服强度的测定
上屈服强度ReH可以从力—延伸曲线图或峰值力显示器上测得，定义
为力首次下降前的最大力值对应的应力。
（10）下屈服强度的测定
下屈服强度ReL可以从力—延伸曲线上测得，定义为不计初始瞬时效
应时屈服阶段中的最小力所对应的应力。
上、下屈服强度位置判定基本原则
①
②
③
屈服前的第1个峰值应力（第1个极大值应力）
判为上屈服强度，不管其后的峰值应力比它大
或比它小；
屈服阶段中如呈现两个或两个以上的谷值应力，
舍去第1个谷值应力（第1个极小值应力）不
计，取其余谷值应力中之最小者判为下屈服强
度。如只呈现1个下降谷，此谷值应力判为下
屈服强度；
屈服阶段中呈现屈服平台，平台应力判为下屈
服强度；如呈现多个而且后者高于前者的屈服
平台，判第1个平台应力为下屈服强度；
上、下屈服强度位置判定基本原则
①
②

正确的判定结果应是下屈服强度一定低于上
屈服强度。
为提高试验效率，可以报告在上屈服强度之
后延伸率为0.25%范围以内的最低应力为下
屈服强度，不考虑任何初始瞬时效应。用此
方法测定下屈服强度后，试验速率可以按照
10.3.4增加。试验报告应注明使用了此简捷
方法。
注：此规定仅仅适用于呈现明显屈服的材料
和不测定屈服点延伸率情况。
（11）规定非比例延伸强度Rp （规定塑性延伸强度）的测定
根据力—延伸曲线图测定规定塑性延伸强度Rp。在曲线图上，划一条与曲线的弹性直线段
部分平行，且在延伸轴上与此直线段的距离等效于规定塑性延伸率，例如0.2%的直线。此
平行线与曲线的交截点给出相应于所求规定塑性延伸强度的力。此力除以试样原始横截面
积So得到规定塑性延伸强度。


如力—延伸曲线图的弹性直线部分不能明确地确定，以
致不能以足够的准确度划出这一平行线，推荐采用如下
方法。
（11）规定非比例延伸强度Rp （规
定塑性延伸强度）的测定

试验时，当已超过预期的规定塑性延伸强度后，将力降至
约为已达到的力的10%。然后再施加力直至超过原已达到
的力。为了测定规定塑性延伸强度，过滞后环两端点画一
直线。然后经过横轴上与曲线原点的距离等效于所规定的
塑性延伸率的点，作平行于此直线的平行线。平行线与曲
线的交截点给出相应于规定塑性延伸强度的力。此力除以
试样原始横截面积得到规定塑性延伸强度（见图）。
注1：可以用各种方法修正曲线的原点。划一条平行于滞
后环所确定的直线的平行线并使其与力-延伸曲线相切，此
平行线与延伸轴的交截点即为曲线的修正原点（见图）。
（12）规定总延伸强度的测定

在力—延伸曲线图上，划一条平行于力
轴并与该轴的距离等效于规定总延伸率
的平行线，此平行线与曲线的交截点给
出相应于规定总延伸强度的力，此力除
以试样原始横截面积So得到规定总延伸
强度Rt（见图）。
（12）规定总延伸强度的测定
（13）规定残余延伸强度的验证
和测定


试样施加相应于规定残余延伸强度的力，保持力10s～
12s，卸除力后验证残余延伸率未超过规定百分率（见
图5）。
注：这是检查通过或未通过的试验，通常不作为标准
拉伸试验的一部分。对试样施加应力，允许的残余延
伸由相关产品标准（或试验委托方）来规定。例如：
报告“Rr0.5=750MPa通过”意思是对试样施加750MPa
的应力，产生的残余延伸小于等于0.5%。
如为了得到规定残余延伸强度的具体数值，应进行测
定，附录K提供了测规定残余延伸强度的例子。
13）规定残余延伸强度的验证
和测定
（14）屈服点延伸率的测定


对于不连续屈服的材料，从力—延伸图上均匀加工硬化开
始点的延伸减去上屈服强度ReH对应的延伸得到屈服点延
伸Ae。均匀加工硬化开始点的延伸通过在曲线图上，经过
不连续屈服阶段最后的最小值点划一条水平线或经过均匀
加工硬化前屈服范围的回归线，与均匀加工硬化开始处曲
线的最高斜率线相交点确定。屈服点延伸除以引伸计标距
Le得到屈服点延伸率（见图）。
试验报告应注明确定均匀加工硬化开始点的方法。
屈服点延伸率的测定
（15）最大力（非比例）塑性延
伸率的测定

在用引伸计得到的力—延伸曲线图上从
最大力时的总延伸中扣除弹性延伸部分
即得到最大力时的（非比例）塑性延伸，
 L
R 
  100
A  

m 
将其除以引伸计标距得到最大力（非比
 L
例）塑性延伸率。
m
m
g
e
E
（16）最大力总延伸率的测定

在用引伸计得到的力-延伸曲线图上测定最大力总延伸。
最大力总延伸率Agt按照式（3）计算：
A gt 
 Lm
 100
（3）
Le
式中：
Le 是引伸计标距；
△Lm是最大力下的延伸。
注：有些材料在最大力时呈现一平台。当出现这种情
况，取平台中点的最大力对应的总延伸率（见图1）。
（17）断裂总延伸率的测定

在用引伸计得到的力-延伸曲线图上测定断裂总
延伸。断裂总延伸率At按照式（4） 计算：
At 
式中
Le 是引伸计标距；
At是断裂总延伸。
L f
Le
 100
（4）
（18）断后伸长率的测定

为了测定断后伸长率，应将试样断裂的部分仔细地配接在一起使
其轴线处于同一直线上，并采取特别措施确保试样断裂部分适当
接触后测量试样断后标距。这对小横截面试样和低伸长率试样尤
为重要。
按公式（5）计算断后伸长率A：
A
Lu  Lo
Lo
式中：
Lo 是原始标距；
Lu 是断后标距。
 100
（5）
（18）断后伸长率的测定


应使用分辨力足够的量具或测量装置测定断后伸长量
（Lu-Lo），并准确到±0.25mm。
如规定的最小断后伸长率小于5%，试验前在平行长度
的两端处做一很小的标记。使用调节到标距的分规，
分别以标记为圆心划一圆弧。拉断后，将断裂的试样
置于一装置上，最好借助螺丝施加轴向力，以使其在
测量时牢固地对接在一起。以最接近断裂的原圆心为
圆心，以相同的半径划第二个圆弧。用工具显微镜或
其他合适的仪器测量两个圆弧之间的距离即为断后伸
长，准确到±0.02mm。为使划线清晰可见，试验前涂
上一层染料。
移位法测定断后伸长率

原则上只有断裂处与最接近的标距标记
的距离不小于原始标距的三分之一情况
方为有效。但断后伸长率大于或等于规
定值，不管断裂位置处于何处测量均为
有效。如断裂处与最接近的标距标记的
距离小于原始标距的三分之一时，可采
用规定的移位法测定断后伸长率。
移位法测定断后伸长率
（18）断后伸长率的测定


能用引伸计测定断裂延伸的试验机，引伸计标距应等
于试样原始标距，无需标出试样原始标距的标记。以
断裂时的总延伸作为伸长测量时，为了得到断后伸长
率，应从总延伸中扣除弹性延伸部分。为了得到与手
工方法可比的结果，有一些额外的要求（例如：引伸
计高的动态响应和频带宽度）。
原则上，断裂发生在引伸计标距Le以内方为有效，但
断后伸长率等于或大于规定值，不管断裂位置处于何
处测量均为有效。
注：如产品标准规定用一固定标距测定断后伸长率，
引伸计标距应等于这一标距。
（18）断后伸长率的测定

试验前通过协议，可以在一固定标距上测定断
后伸长率，然后使用换算公式或换算表将其换
算成比例标距的断后伸长率（例如可以使用
GB/T 17600.1和GB/T 17600.2的换算方法）。
注：仅当标距或引伸计标距、横截面的形状和
面积均为相同时，或当比例系数(k) 相同时，
断后伸长率才具有可比性。
19）断面收缩率的测定

将试样断裂部分仔细地配接在一起，使其轴线处于同
一直线上。断裂后最小横截面积的测定应准确到±2%。
原始横截面积与断后最小横截面积之差除以原始横截
面积的百分率得到断面收缩率，按照下式计算。
Z 
So  Su
So
 100
注：对于小直径的圆试样或其他横截面形状的试样，
断后横截面积的测量准确度达到±2%很困难。
逐步逼近法（非比例）塑性延伸强度的测
定
（20）试验结果数值的修约
试验测定的性能结果数值应按照相关产
品标准的要求进行修约。如未规定具体
要求，应按照如下要求进行修约（国际
标准）：
— 强度性能值修约至1MPa；
— 屈服点延伸率修约至0.1%，其他延伸
率和断后伸长率修约至0.5%；
— 断面收缩率修约至1%。

（20）试验结果数值的修约
性 能
Rm, ReH, ReL, Rp
范 围
≤200N/mm2
＞200N/mm2~1000N/mm2
＞1000N/mm2
修约间隔
1N/mm2
5N/mm2
10N/mm2
A
0.5%
Z
0.5%
现行的性能结果数值的修约间隔 (GB/T228-2002)
（21）试验报告
试验报告应至少包括以下信息，除非双方另有约定：
 本国家标准编号；
 注明试验条件信息
 试样标识；
 材料名称、牌号（如已知）；
 试样类型；
 试样的取样方向和位置（如已知）；
 试验控制模式和试验速率范围
 试验结果。
（22）测量不确定度


①
②
③
附录L提供了与计量参数相关的不确定度指南。
附录N提供了一组钢和铝合金通过实验室间试验
得到的拉伸试验不确定度值。
影响拉伸试验结果的主要因素
拉伸试验结果受材料、试样、试验设备、试验
程序和力学性能的计算方法等因素的影响，具
体的有如下几个方面：
材料的不均匀度，它存在于同一炉材料的一个
工艺批之内；
试样的几何形状、制备方法和公差（尺寸及表
面粗糙度）；
测量不确定度
①
②
③
④
⑤
⑥
试样夹持方法和施力的轴向性；
试验机和辅助测量系统（刚度、驱动、控制、操作方法）；
试样尺寸的测量、标距的标记、引伸计标距、力和伸长的测量；
试验的各阶段中的试验温度和加载速率；
人为的或与拉伸性能测定相联系的软件误差；
试验设备（试验机、引伸计）和测量器具的精度以及数值修约
等，在满足试验标准方法规定的要求下，这些影响因素所造成
的误差积累可以用测量不确定度定量表示，而试样形状、尺寸，
表面粗糙度、试样夹持、加载速率的影响因素无法定量表示，
只能靠满足试验标准要求将其限制在一定的范围内。
对试验结果有如下影响：
试样形状、尺寸及表面粗糙度的影响

对于不同截面形状的试样进行研究，结果表明：上屈服
强度受形状的影响较大，而下屈服强度影响较小。试样
肩部过渡形状的影响也是如此，随着肩部过渡的缓和，
上屈服明显升高，而下屈服变化不大，此外，低碳钢板
矩形截面试样的断后伸长率与断面收缩率比截面积相同
的圆棒试样的值要小。

试样尺寸对试验结果的影响一般情况下是：随着试样截
面积的减小。其抗拉强度和断面收缩率略有增加。

表面粗糙度对塑性较好的材料影响不明显。但对脆性材
料（铸造）影响显著增大，随着表面粗糙度的增加．材
料的强度和塑性指标都有所降低。
试样装夹的影响

拉伸试验时，试样安装不同轴会使试样产生附加弯曲应力，
从而造成试验结果的偏差。对于塑性差的材料，由于在拉
伸过程中试样的变形不足以使拉伸的施力线与试样的轴线
重合，这种偏差更为明显。

造成试验时的偏心力作用，除了由于试验机的构造不良(对
中不好)而产生外，还可能由于试样本身形状不对称、夹头
的构造、试样头部加工不好和安装不正确等因素产生。
试验速度的影响
对于不同的材料，试验速度对性能测定的
影响不同．一般来说，试验速度增加，强度指
标升高，塑性指标降低；反之，强度指标与塑
性指标的变化与上述相反．性能指标受速度的
影响程度随材料的不同而有所差异。因此，拉
伸试验严格按照标准试验方法规定的速率范围
进行，所测得的试验数据才有较好的可比性.
谢谢