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规定塑性延伸强度的测定检测

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发布时间：2025-05-30 17:46:30 更新时间：2025-05-29 17:46:31

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

规定塑性延伸强度的测定检测

规定塑性延伸强度（通常表示为Rp，例如Rp0.2）是材料力学性能测试中的一项关键指标，尤其在对金属材料的屈服行为进行精确评价时至关重要。它是指在拉伸试验过程中，试样产生特定微量塑性变形（通常为0.2%、0.1%或0.5%等）时所对应的应力值。与传统的屈服强度（发生明显塑性变形时的应力）相比，Rp值更能表征材料在弹性极限附近或发生微小塑性变形时的承载能力，对于高精度设计、疲劳寿命预测以及评估材料在服役初期的安全性具有重大意义。准确测定规定塑性延伸强度，是确保材料质量、结构设计合理性和产品安全可靠性的基础环节。

检测项目

该检测的核心项目即为规定塑性延伸强度 (Rp)。根据所需测量的塑性应变水平，具体项目通常包括：

Rp0.2: 产生0.2%塑性延伸率时对应的应力（最常用）。
Rp0.1: 产生0.1%塑性延伸率时对应的应力（常用于要求更严格或强度更高的材料）。
Rp0.5: 产生0.5%塑性延伸率时对应的应力。
有时也会根据特定需求测定其他微量塑性应变（如Rp0.01或Rp0.05）下的强度值。

测定此项目通常同步记录材料的抗拉强度（Rm）、断后伸长率（A）和断面收缩率（Z）等其他基本力学性能指标。

检测仪器

测定规定塑性延伸强度的主要仪器是具备高精度控制和测量能力的电子万能材料试验机或液压万能材料试验机。关键组成部分包括：

主机框架：提供施加拉伸载荷的刚性结构。
负荷传感器：高精度测量施加在试样上的轴向力（载荷）。
电子引伸计（核心设备）：
- 接触式引伸计：通过刀口或夹持装置直接接触试样标距段，测量其微小的长度变化。要求具有高分辨率（通常优于1μm）和宽量程。
- 非接触式引伸计（如视频引伸计或激光引伸计）：通过光学方法测量试样标距段的变形，避免接触引起的误差，特别适用于易损或高温试样。
控制系统与数据采集系统：精确控制试验速度（特别是应变速率），并实时同步采集载荷、位移、应变（来自引伸计）等信号。
计算机及专业测试软件：设定试验参数、控制试验过程、实时显示曲线（载荷-位移、应力-应变）、自动计算并报告结果（包括Rp值）。

此外，需配备符合标准的试样加工设备和尺寸测量工具（如游标卡尺、千分尺）。

检测方法

测定规定塑性延伸强度（Rp）的标准方法主要遵循国际标准ISO 6892-1:2019和国家标准GB/T 228.1-2021《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》。具体步骤如下：

试样制备：按标准要求加工标准拉伸试样（圆形横截面或矩形横截面），精确测量并记录原始横截面积(S₀)和原始标距(L₀)。
安装试样：将试样正确安装在试验机的夹头中，确保轴向受力。
安装引伸计（关键步骤）：将电子引伸计小心地装卡在试样的平行长度（通常就是标距）部分。确保引伸计刀口或夹持点牢固且对称，不损伤试样。
预加载：施加一个小的初始载荷（通常不超过预期Rp值的10%），以消除间隙并建立测量基准点。
进行拉伸试验：
- 按标准规定选择适当的应变速率控制（推荐方法）或应力速率控制模式。对于Rp测定，在弹性段和直至达到规定塑性延伸强度附近，严格控制应变速率至关重要（例如在弹性段采用0.00025 s^-1）。
- 试验机连续施加拉伸载荷，同时引伸计精确测量试样标距段的延伸（变形）。
数据记录：数据采集系统连续同步记录载荷(F)和由引伸计测得的真实延伸(ΔL_e)。
确定Rp值（核心）：
根据记录的载荷(F)-延伸(ΔL_e)曲线或由此计算得到的工程应力(σ = F/S₀)-工程应变(ε = ΔL_e/L₀)曲线，采用以下方法之一确定Rp：
- 平行线法（最常用、标准推荐）：
  1. 在曲线的弹性直线段，画一条最佳拟合直线（OA）。
  2. 从原点O开始，沿横轴（应变轴）偏移相当于规定塑性延伸率（如0.2%）的距离(ε_p = 0.002)，得到点B。
  3. 过点B作一条与OA平行的直线（BC）。
  4. 该平行线BC与拉伸曲线的交点C所对应的应力值即为规定塑性延伸强度Rp（如Rp0.2）。
- 滞后环法：对于无明显弹性直线段的材料（如某些高强度钢、有色金属），通过进行卸载-再加载形成滞后环来确定弹性模量，再用平行线法。
现代试验软件通常能根据设定自动执行上述图形分析并直接给出Rp结果。
移除引伸计：通常在试样达到规定塑性延伸强度并确认数据后，或预计引伸计量程将满/试样即将进入均匀塑性变形阶段前，小心取下引伸计（避免损坏），然后继续试验至断裂以测定其他性能（如Rm, A）。
结果报告：报告规定塑性延伸强度Rp值（精确到规定位数，如1MPa或5MPa），并注明所采用的规定塑性延伸率（如Rp0.2）、使用的测定方法、试验标准等信息。

检测标准

规定塑性延伸强度的测定严格遵循以下核心国际和国家标准：

ISO 6892-1:2019 Metallic materials — Tensile testing — Part 1: Method of test at room temperature. (国际标准)
GB/T 228.1-2021 金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法. (中国国家标准，等效采用ISO 6892-1:2016，技术内容基本一致).
ASTM E8/E8M-21 Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials. (美国材料与试验协会标准，也详细规定了Rp的测定方法，如平行线法和自动计算法)。
EN ISO 6892-1:2019 (欧洲标准，等同采用ISO标准)。
JIS Z 2241:2011 金属材料拉伸试验方法. (日本工业标准)。

这些标准详细规定了试样的形状、尺寸、制备要求、试验设备（特别是引伸计的精度等级）、试验程序（加载速率控制是关键）、Rp值的确定方法（图形分析法）以及结果的处理和报告要求，确保不同实验室检测结果的准确性和可比性。在进行检测前，必须明确所依据的具体标准版本。