金属抗拉试验（拉伸试验）是测定材料力学性能的核心方法，通过拉伸试样至断裂，获得抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、断面收缩率等关键指标。以下是详细操作流程及要点，依据 GB/T 228.1-2021《金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法》：

🔧 一、试验设备与试样准备

1. 设备：

• 万能材料试验机（量程匹配试样载荷，精度±1%）；

• 引伸计（测量试样变形，精度±0.5%）；

• 标距打点机（标记原始标距 $L_0$）；

• 游标卡尺（测量试样尺寸，精度0.02mm）。
  
  

2. 试样制备：

• 表面无划伤、无毛刺；

• 尺寸公差符合标准（如直径偏差≤±1%）。

• 圆形试样：直径 $d_0$ 通常为 6mm、10mm，标距 $L_0=5d_0$ 或 $10d_0$（比例试样）；

• 板状试样：宽度 $b_0$ 10~25mm，标距 $L_0=5.65\sqrt{S_0}$（$S_0$ 为原始横截面积）。

• 形状：优先选用 圆形横截面 或 矩形横截面 试样（如图）；

• 
  

📐 二、试验操作流程

步骤1：测量原始尺寸

• 在试样标距两端及中部 测量3次直径/宽度和厚度，取最小值计算原始横截面积 $S_0$：

• 圆形：$S_0=\pi d_0^2\mathrm{/}4$

• 矩形：$S_0=b_0\times t_0$（厚度）

步骤2：装夹试样

1. 调整试验机上下夹具间距至试样长度；

2. 将试样垂直装入夹具，确保 轴线与拉力方向一致；

3. 施加 预紧力（约预期屈服力的10%），消除间隙。

步骤3：安装引伸计

• 将引伸计刀口夹持在试样标距段（避免夹在圆弧过渡区）；

• 设定引伸计标距 $L_e$（通常 $L_e=L_0$）。

步骤4：设置试验参数

步骤5：启动试验

1. 按设定速率加载，实时记录 载荷-位移曲线 或 应力-应变曲线；

2. 屈服阶段：观察载荷突变点（屈服平台），记录屈服载荷 $F_e$；

3. 强化阶段：持续加载至最大载荷 $F_m$（抗拉强度点）；

4. 断裂阶段：试样出现颈缩直至断裂。

步骤6：测量断裂后尺寸

1. 将断裂试样 紧密拼接；

2. 测量 断后标距 $L_u$（精确到0.25mm）；

3. 测量 颈缩处最小直径 $d_u$ 或宽度 $b_u$。

📊 三、关键指标计算

1. 屈服强度 $R_e$（MPa）：
   $R_e=\frac{F_e}{S_0}$

• 上屈服强度 $R_{eH}$：屈服前最大应力

• 下屈服强度 $R_{eL}$：屈服稳定阶段最小应力

2. 抗拉强度 $R_m$（MPa）：
   $R_m=\frac{F_m}{S_0}$

3. 断后伸长率 $A$（%）：
   $A=\frac{L_u-L_0}{L_0}\times 100\mathrm{\%}$

4. 断面收缩率 $Z$（%）：
   $Z=\frac{S_0-S_u}{S_0}\times 100\mathrm{\%}$
   （$S_u$：断裂后最小横截面积）

⚠️ 四、试验注意事项

1. 速率敏感性：

• 低碳钢等材料屈服强度受应变速率影响显著，需严格按标准控制速率。

2. 试样失效模式：

• 断裂位置在标距外或夹具处→ 结果无效（需检查装夹同轴度或试样表面质量）。

3. 引伸计使用：

• 屈服结束后及时移除引伸计，避免高变形损坏设备。

4. 温度要求：

• 室温试验：10~35℃，高精度测试需控温在 23±5℃。

🔬 五、不同金属的试验特点

📌 提示：

• 对于无屈服点材料（如铜、铝），需测定 规定塑性延伸强度 $R_{p0.2}$（产生0.2%塑性应变时的应力）；

• 试验报告需包含：试样尺寸、试验速率、环境温度、失效位置、性能结果及曲线图。

🔧 六、试验失败常见原因