⚙️ 钢材拉伸试验
金属材料室温静力拉伸试验。测定屈服强度、抗拉强度和伸长率。
要点速览
- 标准: PN-EN ISO 6892-1:2020
- 类别: 建筑
- 操作步骤数: 11
- 各步骤合计时间: 56 分钟–1 小时 33 分钟
- 试验温度: 10–35°C（室温）
- 应变速率（A2 法）: 0,00007 s⁻¹（至 Re）→ 0,00025 s⁻¹（Re 之后）
- 引伸计等级: 按 ISO 9513 的 1 级（准确度 ±1 µm）
概述
静力拉伸试验是检验金属力学性能最重要、开展最频繁的方法。试验是以恒定应变速率对标准尺寸试样进行单轴拉伸直至断裂。由记录的力-伸长曲线可确定关键强度参数：屈服强度（Re 或 Rp0,2）、抗拉强度（Rm）、断后伸长率（A）和断面收缩率（Z）。
PN-EN ISO 6892-1 标准规定了室温（10–35°C）试验方法，并定义了三种速率控制程序：A1（应变速率闭环控制）、A2（横梁位移速率恒定）和 B（弹性区应力速率恒定）。推荐采用 A 法，因其更精密、再现性更好。
拉伸试验结果是钢材定级（如按 PN-EN 10025 的 S235、S355）和评估材料是否适用于特定结构用途的依据。在钢厂质量证明书（按 PN-EN 10204 的 3.1 和 3.2 证书）以及钢筋（PN-EN 10080）、螺栓、板材和管材的质量控制中，该试验均为强制项目。
试样可为板状（取自板材）或圆形（取自棒材），尺寸按产品标准。最常用的是标距 L₀ = 5,65√S₀（短试样）或 L₀ = 11,3√S₀（长试样）的比例试样。
方法原理
将标准尺寸的金属试样夹持于试验机夹头中，以受控应变速率进行单轴拉伸。试验机连续记录力（测力传感器）和伸长（引伸计），绘制 σ-ε 拉伸曲线。由曲线确定：上、下屈服强度（ReH、ReL）或规定塑性延伸强度 Rp0,2（塑性延伸率 0,2% 时）、抗拉强度 Rm（最大应力）、断后伸长率 A（标距长度的百分变化）以及断面收缩率 Z（断裂处横截面积的百分变化）。
应用领域
- 结构钢定级（S235、S355、S460）
- 钢厂质量证明书 — 按 PN-EN 10204 的 3.1/3.2 检验证书
- 钢筋质量控制（PN-EN 10080）
- 螺栓、螺母和钢紧固件检验
- 板材、管材、型材验收检验
- 焊接工艺评定（取自焊接接头的试样）
- 新型合金的研究开发
- 失效分析 — 断裂和事故原因调查
关键参数
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 试验温度 | 10–35°C（室温） |
| 应变速率（A2 法） | 0,00007 s⁻¹（至 Re）→ 0,00025 s⁻¹（Re 之后） |
| 引伸计等级 | 按 ISO 9513 的 1 级（准确度 ±1 µm） |
| 标距 L₀ | 5,65√S₀（短试样）或 11,3√S₀（长试样） |
| 试验机力值量程 | 50–600 kN（钢材试验典型值） |
| Rm 重复性 | ±1%（同一材料内） |
标准
- 标准编号
- PN-EN ISO 6892-1:2020
- 标准名称（波兰语）
- Metale — Próba rozciągania — Część 1: Metoda badania w temperaturze pokojowej
- 标准名称（英语）
- Metallic materials — Tensile testing — Part 1: Method of test at room temperature
分步操作程序
-
试样制备
按产品标准从产品上取样。加工至标准尺寸。标注标距 L₀ 标记。
-
试样尺寸量测
在 3 个位置量测宽度和厚度（板状试样）或直径（圆形试样）。计算横截面积 S₀。
-
试样装夹
将试样夹持于试验机夹头中。确保同轴（无偏心）。安装引伸计。
-
试验参数设定
选择速率控制程序（A1、A2 或 B）。设定应变速率：至屈服强度 0,00007 s⁻¹，之后 0,00025 s⁻¹。
-
施加预载
施加小的预载（不超过预期 Re 的 5%），以消除夹具间隙。
-
拉伸 — 弹性阶段
以恒定应变速率开始拉伸。记录力和伸长。观察绘制的 σ-ε 曲线。
-
通过屈服阶段
观察屈服平台（ReH/ReL）或由曲线确定 Rp0,2。过屈服强度后将速率提高至 0,00025 s⁻¹。
-
拉伸至断裂
继续拉伸至试样断裂。记录最大力（→ Rm）和断裂时的力。
-
断后伸长量测
将断裂的两段对合。量测最终长度 Lu。计算：A =（Lu - L₀）/L₀ × 100%。
-
断面收缩率量测
量测断裂处横截面尺寸。计算：Z =（S₀ - Su）/S₀ × 100%。
-
计算与报告
计算 Re（或 Rp0,2）、Rm、A、Z。与产品标准要求比较。编制含拉伸曲线的报告。
所需设备与仪器
| 设备 | 示例 | 参考价格 |
|---|---|---|
| 万能材料试验机（拉伸机） | ZwickRoell Z100/Z250、Instron 5985/8802、MTS Criterion C45 | 150 000–600 000 PLN |
| 接触式引伸计 | ZwickRoell makroXtens、Instron 2630 系列、MTS 634 | 15 000–50 000 PLN |
| 夹头和试样夹具 | 楔形液压或机械夹头，与试样截面匹配 | 5 000–25 000 PLN / 套 |
| 卡尺 / 千分尺 | Mitutoyo 293-240，精度 0,001 mm — 用于量测试样尺寸 | 200–2 000 PLN |
| 试验软件 | ZwickRoell testXpert III、Instron Bluehill Universal | 10 000–40 000 PLN |
试剂、培养基与耗材
| 试剂 | CAS | 详情 |
|---|---|---|
| 标准试样 | — | 按 PN-EN ISO 6892-1 附录 B 加工的板状或圆形比例试样 |
| 标准物质（CRM） | — | 用于试验机核查的有证标准物质（如 Rm 已知的钢材） |
| 划线工具 | — | 划针或记号笔，用于标注标距 L₀ 的标记 |
职业健康与安全
- 试验机 — 液压夹头有挤压危险，须使用防护装置
- 试样断裂 — 弹性能释放，有碎片飞出风险，须使用防护挡板
- 试样加工 — 金属边缘锋利，须戴防护手套
- 断裂噪声 — 大截面试样时须使用听力防护
- 整个试验过程中必须佩戴护目镜
常见问题
该检测依据哪项标准？
该检测依据的标准为 PN-EN ISO 6892-1:2020 — 《Metallic materials — Tensile testing — Part 1: Method of test at room temperature》。
该方法的原理是什么？
将标准尺寸的金属试样夹持于试验机夹头中，以受控应变速率进行单轴拉伸。试验机连续记录力（测力传感器）和伸长（引伸计），绘制 σ-ε 拉伸曲线。
测量范围和准确度是多少？
试验温度：10–35°C（室温）；应变速率（A2 法）：0,00007 s⁻¹（至 Re）→ 0,00025 s⁻¹（Re 之后）；引伸计等级：按 ISO 9513 的 1 级（准确度 ±1 µm）；标距 L₀：5,65√S₀（短试样）或 11,3√S₀（长试样）。
完成检测需要多长时间？
各步骤所列时间合计约为 56 分钟–1 小时 33 分钟。整个程序共 11 个步骤。
需要哪些设备？
万能材料试验机（拉伸机）、接触式引伸计、夹头和试样夹具、卡尺 / 千分尺、试验软件。核心仪器的参考价格（万能材料试验机（拉伸机））：150 000–600 000 PLN。
该检测用于哪些场景？
结构钢定级（S235、S355、S460）；钢厂质量证明书 — 按 PN-EN 10204 的 3.1/3.2 检验证书；钢筋质量控制（PN-EN 10080）；螺栓、螺母和钢紧固件检验；板材、管材、型材验收检验；焊接工艺评定（取自焊接接头的试样）；新型合金的研究开发；失效分析 — 断裂和事故原因调查。
需要采取哪些安全防护措施？
试验机 — 液压夹头有挤压危险，须使用防护装置；试样断裂 — 弹性能释放，有碎片飞出风险，须使用防护挡板；试样加工 — 金属边缘锋利，须戴防护手套；断裂噪声 — 大截面试样时须使用听力防护；整个试验过程中必须佩戴护目镜。
哪家实验室可以开展此项检测？
该检测由通过 ISO/IEC 17025 认可的实验室开展。在 LabCoda 上可按标准编号检索 PN-EN ISO 6892-1。