1.我國于2011年正式開始實(shí)施GB/T 228.1-2010《金屬材料 拉伸試驗(yàn)第1部分：室溫試驗(yàn)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(duì)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(duì)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(yàn)過程中，拉伸速率對(duì)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(duì)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(shí)將會(huì)發(fā)生位錯(cuò)滑移，而如果變形速率過快，將導(dǎo)致位錯(cuò)的滑移開動(dòng)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(cè)試結(jié)果，為了實(shí)現(xiàn)不同實(shí)驗(yàn)室的測(cè)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(cè)試具有重要意義。

       2.標(biāo)準(zhǔn)中兩種拉伸試驗(yàn)速率介紹

       在GB/T 228.1-2010測(cè)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(jì)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(jì)的信號(hào)反饋，實(shí)時(shí)通過控制器對(duì)橫梁移動(dòng)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(yàn)機(jī)柔度、夾具的滑移及試驗(yàn)機(jī)部件間隙等因素的影響，可以得到可靠的測(cè)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(shí)驗(yàn)室測(cè)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(jì)算得到的橫梁移動(dòng)速率，而在拉伸試驗(yàn)過程中，整個(gè)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(dòng)速率只有一部分施加到樣品上，采用這種控制方式時(shí)，必須考慮系統(tǒng)柔度對(duì)實(shí)驗(yàn)速率的影響，否則會(huì)導(dǎo)致試樣真實(shí)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(duì)于連續(xù)屈服材料，在測(cè)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(shí)，推薦采用A1方法，可消除試驗(yàn)機(jī)柔度的影響，試驗(yàn)速率控制的準(zhǔn)確性更高。當(dāng)需要測(cè)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(shí)，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(jì)標(biāo)距之外造成拉伸試驗(yàn)機(jī)失控，同時(shí)避免試驗(yàn)斷裂產(chǎn)生的震動(dòng)對(duì)引伸計(jì)刀口的損壞。此外，該階段并未考慮試驗(yàn)系統(tǒng)柔度的影響，因?yàn)檫@一階段的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)試驗(yàn)系統(tǒng)的柔度影響并不敏感。

       對(duì)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(cè)定需采用引伸計(jì)控制方式，但由于屈服階段的應(yīng)力-應(yīng)變曲線存在抖動(dòng)，導(dǎo)致很難實(shí)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(duì)于試驗(yàn)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(gè)方面：

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

       引伸計(jì)的精度與引伸臂移動(dòng)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(cè)試環(huán)境的穩(wěn)定，無振動(dòng)影響。

 

       4總結(jié)

       GB/T 228.1-2010中的方法A是最符合拉伸試驗(yàn)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(yàn)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(cè)試仲裁的基本速率，但該方法對(duì)人員與設(shè)備提出了更高的要求。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)設(shè)備的能力和材料的特性，選擇合適的拉伸試驗(yàn)速率控制方式。