1、实验六 金属薄板拉伸试验一、目的通过拉伸试验确定金属薄板的力学性能，如屈服应力（s） 、抗拉强度（ b） 、屈强比（s / b） ，均匀延伸率（ u） 、总延伸率（ k） 、应变硬化指数（ n） 、塑性应变比（ 及） 、凸耳参数（ ）并绘制硬化曲线。二、设备及工具拉力试验机、千分尺、游标卡尺、直尺等。三、试样可以使用图 1、图 2 中所示两种形状试样中的任一种，应在金属薄板平面上与轧制方向成 0、45和 90三个方向切取试样。试样厚度应当均匀，在标距长度内厚度变化不应大于 0.01mm 时，应不大于公称厚度的 1%。切取样坯和机加工试样时，应防止因加工硬化或热影响而改变材料的性能。图 1-1
2、号样图 1-2 号样可用维氏金刚石压头或其它工具刻划标距点。标距点应位于试样的轴线上，并对称于平行长度部分的中心。四、试验步骤和数据处理将试样夹紧在试验机的夹头内，调整好测力刻度和载荷伸长曲线记录装置。夹头的移动速度应在 0.520mm/min 范围内，并应保持加载速度恒定。记录产生屈服时的载荷 Fs 和最大载荷 Fmax，并根据载荷伸长曲线，进行数据处理后，便可确定板材的 s、 b、 s/ b、 u、 k1、确定板材 s、 b、 s/ b、 u、 k s、 b 及 s/ b 由下式确定： s= 0AF或 0。2 =2./mN（MPa） b=max/,（MPa）式中 Fs屈服时的载荷 ，N；F
3、0.2相对伸长为 0.2 时的载荷，N；Fmax拉伸最大载荷，N；A0 试样原始横截面积， mm2。 u 及 k 由下式确定： u=%10L k= 0式中 0试样原始标距长度， mm；uL试样产生细颈时的标距长度， mm；k试样断裂时的标距长度，mm。2、绘制加工硬化曲线对试验得到的拉伸曲线（图 3）进行坐标变换：图 3 拉伸 F-L（ - ）曲线横坐标变换为对数应变=ln 0L= ln0ln(1+ ) （1）纵坐标变换为真实应力 1()(0AFS（2）式中 对数应变（真实应变） ； 相对应变， =L/L 0；L试样标距的伸长，mm；S真实应力，N/mm 2； 0名义应力，N/mm 2；绘制方
4、法如下：在拉伸曲线的横坐标取若干个L，再找到相应的载荷 F 值，根据式（1）和式（2）计算出相应的 S 和值，即可绘制出加工硬化曲线（产生细颈前的均匀拉伸阶段） 。3、求硬化指数 n 值多数金属材料的真实应力真实应变关系为幂指数函数形式：S=B n （3）式中 S真实应力，N/mm 2;真实应变；B与材料有关的系数， N/mm2;n应变硬化指数。将式（3）两边取对数，有 lglgS （4）根据硬化曲线，用线性回归方法便可计算其斜率，即 n 值。下面介绍一种确定 n 值的简便方法。在拉伸曲线上取两点（F 1，L 1）和（F 2，L 2） ，按式（1）和（2）换算得（S 1， 1）和（S 2， 2
5、） ，分别代入到式（4）中，消去 lgB 项，便得 12lgn（5）4、确定塑性应变比 及凸耳参数 塑性应变比 亦称厚向异性指数，用板料单向拉伸试样的宽度应变和厚度应变的比值表示。将试样夹紧在试验机的夹头内，当试样伸长到约 20%（注意：应在屈服之后，产生细颈之前）时停止加载，卸下试样。用千分尺测得试样变形后的宽度 b 及厚度 t。代入下式中便可求得 值： 0lntba（6）式中 b试样的宽度应变， b= 0ln；a试样的厚向应变， a=lt；b0、t 0试样的原始宽度与厚度， mm；b、 t变形后试样的宽度与厚度， mm。由于在不同方向上不同的 值，一般按下式计算平均塑性应变比：)2(419
6、0450（7）凸耳参数又称塑性平面各向异性指数，表示板料平面内的塑性各向异性， 表示，可按下式计算：4590)(21（8）式（7） 、 （8）中 0、45、90 表示在板表面内与轧制方向分别 0、45和 90的试样。式（6）中的 t根据体积不变条件，亦可由下式确定： )(1bt（9）式中 1试样标距长度应变。本试验中，测量试样的原始宽度 b0 时允许测量偏差为0.01mm 。以同样的方式和精度测量变形后的试样宽度 b1 和标距长度 L1。若拉伸变形后，在宽度方向发生明显弯曲（图 4） ，当凸度 h0.3mm 时，应按下式修正测得的宽度： 21214arcsin)4(hbthb（10）图 4 试样横向弯曲示意五、试验报告1、 本试验的目的，试验用的设备及试样条件，试样材料、形状及尺寸，拉伸后试样的尺寸。2、 给出拉伸曲线图，即 F-L 曲线（或 - 曲线） ，绘制硬化曲线。3、按公式计算出材料的性能： s、 b、 s/ b、 u、 k、n、 、及 。
