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材料力学性能（断后伸长率）检测

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发布时间：2025-06-01 13:18:39 更新时间：2025-05-31 13:18:39

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

材料断后伸长率检测：力学性能评估的关键指标

断后伸长率（A）是衡量材料塑性变形能力的重要力学性能指标，在材料科学、工程设计和产品质量控制中具有不可替代的地位。它表征材料在拉伸试验中直至断裂时，标距长度产生的永久塑性伸长与原始标距长度的百分比。该指标直接反映了材料在断裂前能够承受塑性变形的程度，对于评估材料的韧性、抗冲击性能、冷加工成形性以及服役安全性至关重要。例如，在汽车制造、航空航天、压力容器及建筑结构等关键领域，过低或过高的断后伸长率都可能预示潜在风险，前者可能导致脆性断裂，后者可能影响尺寸稳定性。精确测定断后伸长率，是确保材料符合设计预期、满足使用工况的先决条件。

检测项目

核心检测项目即为断后伸长率（A）。根据试样类型和标距的不同，它可细分为：

A：基于比例试样（通常原始标距L₀ = 5.65√S₀， S₀为原始横截面积）测得的断后伸长率。
A_g：最大力塑性延伸率（当需要区分均匀塑性变形和颈缩局部变形时）。
A_t：断裂总延伸率（包含弹性延伸，较少单独使用）。
对于非比例试样（固定标距，如50mm或80mm），结果需标明所用标距，如A_50mm或A_80mm。

检测仪器

断后伸长率的测定主要依赖以下关键仪器：

万能材料试验机： 提供可控的、恒定的拉伸速率，是产生拉伸载荷的核心设备。需具备足够的载荷容量（kN级至数百kN级）和精确的位移/变形控制能力。
电子引伸计：
- 接触式引伸计： 直接夹持在试样平行段标距上，在屈服前和屈服过程中提供高精度的轴向变形测量（如用于测A_g）。根据精度要求可选择不同级别（如Class 1或Class 0.5）。
- 非接触式引伸计（视频引伸计）： 通过光学追踪试样上的标记点测量变形，尤其适用于脆性材料、高温试验或需避免接触影响的情况。
试样标距标记装置： 用于在试样平行段精确标记原始标距L₀。常用方法包括打点机、划线器或使用精细的油性笔。
精密测量工具：
- 游标卡尺/电子数显卡尺： 用于精确测量试样原始横截尺寸（直径或宽度、厚度）和原始标距L₀。
- 带刻度的拼接板/伸长率测量仪： 用于在试样断裂后，小心地将两段断样紧密对接，精确测量断裂后的标距长度L_u。
(可选) 数据采集系统： 集成于试验机，自动同步记录载荷-位移/变形曲线，便于后续计算和分析。

检测方法

断后伸长率的标准测定流程通常遵循以下步骤：

试样制备：
- 按照相关标准（如ISO 6892-1, ASTM E8/E8M, GB/T 228.1）加工标准拉伸试样（圆棒试样或板状试样）。
- 确保试样表面无划痕、缺口，平行段尺寸均匀，过渡圆弧平滑。
- 在试样平行段中部，使用标距标记装置精准标记原始标距L₀（例如，对于比例试样，L₀ = 5d₀，d₀为原始直径，或L₀ = 5.65√S₀）。
原始尺寸测量： 在标记区域两端及中部，精确测量试样的原始横截面尺寸（直径或宽度、厚度），计算原始横截面积S₀。测量原始标距L₀并记录。
装夹与仪器设置：
- 将试样牢固地装夹在试验机上下夹具中，确保试样轴向与受力方向一致。
- 如需测量A_g或高精度变形数据，按规定在标距上安装引伸计（确保不损伤试样且不影响变形）。
- 设置试验控制参数：通常采用位移控制或应变速率控制。根据标准要求选择合适的试验速率（如弹性段速率、塑性段速率）。
执行拉伸试验：
- 启动试验机，对试样连续施加拉伸载荷直至其断裂。
- 在试验过程中，数据采集系统持续记录载荷（F）和对应的变形（ΔL）数据。
- 当需要测量A_g时（通常在最大力F_m处或之前），按标准要求取下引伸计（避免其损坏）。
断裂后标距测量：
- 小心取下断裂试样，避免人为拉伸断口。
- 将断裂试样的两段紧密地对接在一起（使断口处尽量吻合，忽略颈缩影响）。
- 使用带刻度的拼接板、专用夹具或精密卡尺，测量断裂后标距两端标记点之间的距离，即断后标距L_u。
- 如果断裂发生在标距之外，或断口距离标距标记过近（通常小于L₀/3），结果可能无效，需重新试验。
计算断后伸长率（A）：
使用以下公式计算：

A = [(L_u - L₀) / L₀] × 100%

其中：
- A：断后伸长率（%）
- L_u：断后标距（mm）
- L₀：原始标距（mm）
结果报告： 报告A值（精确到0.5%或按标准要求），并注明所用试样类型（如比例试样L₀=5d₀）或固定标距（如A_50mm）。