1.我國于2011年正式開始實施GB/T 228.1-2010《金屬材料 拉伸試驗第1部分：室溫試驗方法》，該版本也是目前的最新版，修改采用了國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 6892-1:2009，相對于上一版（2002）而言，GB/T228.1-2010中最明顯的修訂內(nèi)容是增加了拉伸速率控制方法A，即應(yīng)變速率（包括橫梁位移速率）控制方法，然而，對于原應(yīng)力速率控制方法B也進(jìn)行了保留，但是，標(biāo)準(zhǔn)引言中明確指出應(yīng)變速率控制方法是推薦采用。

       研究表明，金屬材料單軸拉伸試驗過程中，拉伸速率對于樣品的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度與延伸率均有著重要影響，一般而言，隨著拉伸速率的提高，材料的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度均有所增加，而斷后伸長率與斷面收縮率均降低，尤其對于屈服強(qiáng)度的影響最為嚴(yán)重。原因在于：金屬材料在進(jìn)入塑形變形時將會發(fā)生位錯滑移，而如果變形速率過快，將導(dǎo)致位錯的滑移開動較為困難，塑形變形難以充分進(jìn)行，從而表現(xiàn)為屈服強(qiáng)度升高了。

       因此，為了得到更加穩(wěn)定可靠的測試結(jié)果，為了實現(xiàn)不同實驗室的測試結(jié)果具有可比性，采用統(tǒng)一的應(yīng)變速率進(jìn)行拉伸測試具有重要意義。

       2.標(biāo)準(zhǔn)中兩種拉伸試驗速率介紹

       在GB/T 228.1-2010測試標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定了兩種拉伸速率控制方法，分別是應(yīng)變速率與應(yīng)力速率控制方法，其中應(yīng)變速率控制方法又包括通過引伸計控制的閉環(huán)應(yīng)變速率控制方法A1與橫梁控制的開環(huán)應(yīng)變速率控制方法A2

 

       方法A1是基于引伸計的信號反饋，實時通過控制器對橫梁移動速度進(jìn)行調(diào)控，保證樣品標(biāo)距段內(nèi)的變形速率恒定，屬于純應(yīng)變控制。該方法可不用考慮試驗機(jī)柔度、夾具的滑移及試驗機(jī)部件間隙等因素的影響，可以得到可靠的測試結(jié)果，而該方法適用于均勻變形材料或處于均勻變形階段的應(yīng)變速率控制，是試樣變形快慢最本質(zhì)，最直接的控制模式，使得不同設(shè)備及不同實驗室測試結(jié)果具有可比性。方法A2是基于應(yīng)變速率與試樣平行長度相乘計算得到的橫梁移動速率，而在拉伸試驗過程中，整個系統(tǒng)（包括設(shè)備機(jī)架、加載機(jī)構(gòu)、夾持系統(tǒng)等）均產(chǎn)生變形，因此橫梁移動速率只有一部分施加到樣品上，采用這種控制方式時，必須考慮系統(tǒng)柔度對實驗速率的影響，否則會導(dǎo)致試樣真實應(yīng)變速率低于設(shè)定值，修正方法可參考標(biāo)準(zhǔn)中附錄F。

 

       3如何選擇合適的拉伸速率控制方式

       對于連續(xù)屈服材料，在測定規(guī)定塑形延伸強(qiáng)度（Rp），規(guī)定總延伸強(qiáng)度（Rt）和規(guī)定參與延伸強(qiáng)度（Rr）時，推薦采用A1方法，可消除試驗機(jī)柔度的影響，試驗速率控制的準(zhǔn)確性更高。當(dāng)需要測定抗拉強(qiáng)度（Rm），斷后伸長率（A），最大力總延伸率（Agt）和斷面收縮率（Z）時，應(yīng)采用A2方法，不能采用A1方法，原因在于：避免試樣頸縮發(fā)生在引伸計標(biāo)距之外造成拉伸試驗機(jī)失控，同時避免試驗斷裂產(chǎn)生的震動對引伸計刀口的損壞。此外，該階段并未考慮試驗系統(tǒng)柔度的影響，因為這一階段的試驗結(jié)果對試驗系統(tǒng)的柔度影響并不敏感。

       對于非連續(xù)屈服材料，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定上屈服強(qiáng)度的測定需采用引伸計控制方式，但由于屈服階段的應(yīng)力-應(yīng)變曲線存在抖動，導(dǎo)致很難實現(xiàn)A1方法。如果采用A2方法，由于試樣在彈性階段和屈服階段橫梁位移速率相差過大，在應(yīng)力-應(yīng)變曲線上引入不連續(xù)性，造成曲線失真影響下屈服強(qiáng)度的判定。因此，這對于試驗機(jī)的控制精度與穩(wěn)定性提出了更高的要求，通常需要考慮以下幾個方面：

       機(jī)架的剛度與驅(qū)動系統(tǒng)的穩(wěn)定性；

       引伸計的精度與引伸臂移動的穩(wěn)定順暢；

       夾持過程中避免滑移；

       軟件控制的同步性；

       外部測試環(huán)境的穩(wěn)定，無振動影響。

 

       4總結(jié)

       GB/T 228.1-2010中的方法A是最符合拉伸試驗原理的控制方法，反應(yīng)了金屬材料最本征的拉伸性能，也是拉伸試驗未來發(fā)展的方向，應(yīng)以此拉伸速率為最終溯源量，并作為力學(xué)性能測試仲裁的基本速率，但該方法對人員與設(shè)備提出了更高的要求。實驗室應(yīng)根據(jù)試驗設(shè)備的能力和材料的特性，選擇合適的拉伸試驗速率控制方式。