2.1 金属材料拉伸试验

2.1.1 拉伸试验的特点和分类（ 1 ）拉伸试验的特点：① 单向应力、温度恒定、静载② 力学性能测试中最常用方法、简单易行、试

样制备简单、测量数据精确。③ 可反映材料所发生的弹性、塑性与断裂三个

变形阶段的基本特性。④ 工程设计及合理选材、优选工艺、研制新材

料、合理使用现有材料⑤ 采购、验收、质量控制、安全评估都有着很

重要的应用价值和参考价值。

2.1.1 拉伸试验的特点和分类（ 2 ）拉伸试验分类： 按温度分：① 室温拉伸试验 10℃ ～ 35℃② 高温拉伸试验＞ 35℃ ～ 1000℃③ 低温拉伸试验 -196℃ ～＜ 10℃④ 液氦拉伸试验 -269℃

2.1.1 拉伸试验的特点和分类

按产品分：① 标准样品的拉伸试验② 金属细丝的拉伸试验③ 金属箔材的拉伸试验④ 金属紧固件的拉伸试验

2.1.1 拉伸试验的特点和分类

按试验环境分：① 温湿度下的拉伸试验② 腐蚀气氛下的拉伸试验③ 腐蚀液体中的慢速拉伸试验

2.2.1 金属材料拉伸试验相关的拉伸试验机

（ 1 ）试验机的分类① 机械式试验机② 电子式万能试验机③ 液压式万能试验机④ 电液伺服试验机

（ 1 ）力 物体间的相互作用叫力。力有三个要素，即力的大小、方向和作用点

（ 2 ）力学性能 材料在力作用下显示的与弹性和非弹性反应相关或包含应力 -应变关系的性能

（ 3 ）力学试验 测定力学性能的试验

（ 4 ）弹性模量：轴向拉伸应力与轴向拉伸应变成线性比例关系阶段中，拉伸应力与拉伸应变之比。（低于比例极限的应力与相应应变的比值）

（ 5 ）横向应变 垂直于施加力方向的线性应变量

（ 6 ）轴向应变 施加力方向的线性应变量

（ 7 ）轴向应力 施加力方向的应力分量 （ 8 ）应变 由外力所引起的试样尺寸和形

状的单位变化量 （ 9 ）工程应变 按照原始长度的轴向变化量

除以原始长度计算的轴向应变 （ 10 ）线性应变 给定线性方向的应变分量 （ 11 ）真应变 在缩颈开始之前，瞬时长度与

原始长度之比的自然对数 （ 12 ）应力 试验期间任一时刻的力除以试

样原始横截面积 So 之商

（ 13 ）工程应力：拉伸力与试样原始横截面积的比值

（ 14 ）正应力 垂直于给定平面的应力分量 （ 15 ）真应力 按照瞬时横截面积计算的轴

向应力 （ 16 ）试件 / 试样：具有合格尺寸且满足试

验要求的样品 （ 17 ）测量不确定度 表征合理地赋予被测量

之值的分散性，与测量结果相联系的参数

（ 18 ）比例极限 材料能够承受的没有偏离应力 - 应变比例特性的最大应力

（ 19 ）应力 - 应变曲线 表示正应力和试样平行部分相应的应变在整个试验过程中的关系曲线。

（ 20 ）塑性应变比： 在单轴拉伸应力作用下，试样宽度方向

真实塑性应变与厚度方向真实塑性应变之比。

（ 21 ）应变硬化指数： 在单轴拉伸应力作用下，真实应力与真实应变数学方程式中的真实应变指数。

A．电子万能试验机的基本结构、 主机的动力源是一个电动机，通过减速装置和丝杠带动活动横梁向上或向下运动，使试件产生拉伸变形。安装在活动横梁或框架上的力传感器测量试件变形过程中的力值，即载荷值；同时，丝杠的转动带动主机内部一个光电编码器，通过控制器换算成活动横梁的位移值。载荷及位移信号，通过计算机显示或者进行相关计算。电子式万能试验机是以电测法测量并指示力和变形的机械型试验机，其主要特点是速度范围宽，且易于准确控制，显示全数字化，操作简便，配用计算机可按界面提示实施对试验机的操作，自动进行数据处理。

电子万能试验机 1．加力部分： 试验机加力机构装于主机机架内，两球形丝杠垂直分装于主机左右两侧，横梁两侧内的丝杠副与相应的球形丝杠，工作时，交流伺服电机经齿形皮带减速后，驱动左右两侧丝杠同步原地转动，横梁内与之合的螺母便带动横梁下降或上升

主要由上横梁、移动横梁、台面及光杠组成框架式结构，球形丝杠固定在台面及上横梁之间，两球形丝杠之丝母及两光杠之导套固定在移动横梁上。

电机通过三级同步带轮减速后带动丝杠旋转，从而推动移动横梁在选定的速度下作直线运动，以实现各种试验功能。

电子万能试验机2．测量部分 试验机力与变形的测量均采用电阻传感器，测力传感器固定在上横梁或十字横梁上，并与上夹头或下夹头连接，变形传感器（引伸计）则安装在试样上，二者的信号电压通过放大单元输至计算机进行采集处理。

电子万能试验机 3. 控制单元 控制试验机的速度，方向

电子万能试验机 4．显示部分 绘拉伸图 显示力值及变形值及计算

电子万能试验机

电子万能试验机

B．液压万能试验机的基本结构、工作环境、操作技术与维修保养

1．加力部分： 试验机底座 1装有两根固定立柱 2 ，立柱支撑着固定

横梁 3 及工作油缸 4 。开动油泵电机后，电动机带动油泵 5 ，将油箱里的油经送油阀 22送至工作油缸 4 ，推动工作活塞 6 ，使上横梁 7 、活动立柱 8 和活动平台 9 向上移动。如将拉伸试样装于上夹头 10 和下夹头11内，当活动平台向上移动时，因下夹头不动，上夹头随着平台向上移动，则试样受到拉伸，如将试样放在平台的承压座 12内，平台上升时，试样则受到压缩。

做拉伸试验时，为了适应不同长度的试样，可开动下夹头的电机使之带动蜗杆，蜗杆带动涡轮，涡轮再带动丝杠，可控制下夹头上、下移动，调整适当的拉伸空间。

液压万能试验机2．测力部分 装在试验机上的试样受力后，其受力大小可在测力度盘上直接读出，试样受到拉力作用，工作油缸的油就具有了一定的压力，这压力的大小与试样受到的拉力大小成比例。而测力油管将工作油缸与测力油缸 14连通，则测力油缸就受到与工作油缸相等的油压。此油压推动测力活塞 15 ，带动测力拉杆，使摆杆 21 和摆锤 16绕支点转动。力越大摆的转角也越大。摆杆转动时，上面的推杆便推动水平齿条 17 ，从而使齿轮带动测力指针转动，这样便可从测力盘上读出试样受力的大小。摆锤的重量可以更换，一般试验机可以更换三种摆锤，所以测力盘上相应有三种刻度，这三种刻度对应着试验机三种不同的量程。

电液式材料试验机

D．引伸计（手动夹持式、光学式、全自动、高温、低温） 在拉伸试验时测量试样变形的装置称作引伸计。

引伸计有机械式、电子式、光学式、全自动式、高温、低温等。用的最多的是电子式中电阻应变式。它主要由电阻应变片、弹性元件、刀口、变形传动杆几部分组成。测量变形时，将引伸计安装在试样上，刀口与试样接触而感受变形，通过变形传动杆使弹性元件产生应变 ε，然后再通过粘贴在弹性元件上的电阻应变片把应变量 ΔL转换成电阻的变化量 ΔR，由应变电测原理可知： ΔL与 ε和 ε与 ΔR均成线性关系，因此测得ΔR后，即可得到所测变形 ΔL。

E ．高温炉

高温拉伸试验需要配置加热试样的高温电炉，与各种材料试验机，如电子万能试验机、液压万能试验机等相配合，进行高温下的力学性能试验。

一般为对开式圆筒型高温电阻炉，加热温度约为 200℃-1000℃

E ．高温炉 采用内置式加热体，升温速度快，调节灵敏，精度高。

有较高的温度精度与稳定性。 采用 PID温度控制仪，用电炉支架安装

在试验机上，电炉方便进出主机。

F ．环境箱 进行 -70℃ ～ 250℃ 中低温拉伸试验时，有时也会用到高低温试验箱，它由加热源、制冷源、工作室、温控单元组成。高温采用硅碳棒加热，低温采用液氮或压缩机制冷。工作室空气用风扇鼓风循环，强制空气对流，使之室内温度得到均匀。

环境箱主要用于金属材料在高温或低温下的机械性能试验。可配于电子万能试验机。

F ．环境箱主要技术指标 温度范围： -70℃ ～ 250℃ 恒温区长： 300mm 温度波动：±2℃ 温度梯度： 4℃ 外形尺寸（长×宽×高）： 490×870×800mm

工作室尺寸（长×宽×高）： 270×270×600mm

G．低温恒温器或杜瓦瓶 进行深低温拉伸试验时，需要将试样冷却，应配有可放置冷却液的低温恒温器或杜瓦瓶。试验时，根据试验温度配置冷却液，（ -196℃ 用液氮， -269℃ 用液氦）并将其与试样一起置于低温恒温器或杜瓦瓶中，并与材料试验机连接就可以进行拉伸试验。

级别

最大允许误差，%

示值相对误差

q

示值重复性相对误差

b

示值进回程相对误差

u

零点相对误差

f0

相对分辨力α

0.5 ±0.5 0.5 0.75 ±0.05 0.25

1 ±1.0 1.0 1.5 ±0.1 0.5

2 ±2.0 2.0 3.0 ±0.2 1.0

拉伸试验机准确度级别的误差要求

2 ）试验机的检测 /校准项目及相关要求 1级精度的试验机示值相对误差 q=（ Fi-F） /F ≤±1.0% F—测力仪指示力， Fi—试验机指示力， 如果 1级试验机，标定时测力计标准值为

1000N，则： （ 1010-1000 ） /1000=0.01= 1.0% （ 990-1000 ） /1000=-0.01 = -1.0% 即试验机力值在 990N～ 1010N内才合格

试验机的检测 /校准项目及相关要求 示值重复性相对误差 b=（ Fimax-Fimin） /F ≤1.0%

Fi max、 Fi min—试验机指示最大、最小力， F—测力仪指示力

如果 1级试验机，标定时测力计标准值为 1000N，试验机力值为 1010N，则其他几次标定在 1000N ～ 1010N以内才合格。 如果低于此范围，例如 998N，则

（ 1010-998 ） /1000=0.012= 1.2%＞ 1.0%不合格

试验机的检测 /校准项目及相关要求 1级试验机示值进回程相对误差 u u=（ Fi′-Fi） /F ≤1.5% F—测力仪指示力， Fi—试验机指示力， Fi′—卸载时试验机指示力，

如果 1000N的 1级试验机，标定时测力计标准值为 1000N，进程为 1010N，回程必须在 995N ～ 1010N以内才合格。

（ 995-1010 ） /1000=-0.015

试验机的检测 /校准项目及相关要求 零点相对误差 f0 1级试验机 F0=（ Fio/FN ）×100%≤ ± 0.1%

Fio 试验机卸载后零点示值 FN- 试验机相应档次的最大力值如用 1000N档，卸载后零点示值在±1N内合格。

试验机的检测 /校准项目及相关要求 相对分辨力 α 1级试验机 α =（ γ/F ） ×100%≤0.5% γ- 分辨力 F- 试验机相应档次的最大力值如用 1000N档，相对分辨力 α≤0.5%，则分辨力 γ应为 5N。刻度值应为 10N。

引伸计分类 1. 机械式（千分表） 2.光学式 3. 电子式（电阻式、电感式、电容式） 4. 非接触式（激光、摄像头、光栅式）

（ 3 ）引伸计的检测 /校准项目及相关要求 1级精度的引伸计标距相对误差≤±1.0%；

qLe=(Le′-Le ） / Le

Le—引伸计标距标称值， Le′—引伸计标距测量值， li—引伸计指示的位移， lt—标定器给出的真实位移

如果引伸计标距标称值为 50mm，引伸计标距测量值为 50.5mm，则q

Le=(Le′-Le ） / Le=（ 50.5-50 ） /50=1.0%

引伸计的检测 /校准项目及相关要求 引伸计分辨力（从仪器上能读取的最小

量值或读数的百分比）或 1.0μm； 1级精度的引伸计分辨力≥ 0.5% 读数为 1mm时，分辨力至少为 0.005mm，刻度值为 0.01mm。

引伸计的检测 /校准项目及相关要求 1级引伸计系统相对误差≤±1.0%或±3μm

q=（ Li-Lt） /Lt Li—引伸计指示位移， Lt—标定器给出的

真实位移 如果标定器给出的真实位移为 1mm，引

伸指示位移应在 0.99mm～ 1.01mm之内。

引伸计的检测 /校准项目及相关要求 引伸计量程 50mm引伸计，量程有 5mm， 25mm，

50mm（ 10%， 50%， 100%）

（ 4 ）试验机的期间核查

试验机在两次检定期间，需进行期间核查，用测力计检查试验机的示值相对误差，示值重复性相对误差

（ 5 ）温度测量装置的检测 /校准项目及相关要求温度偏差 ≤600℃ ±3℃； ＞ 600 ～ 800℃ ±4℃； ＞ 800-1100℃ ±5 ℃； 温度梯度 ≤600℃ 3℃； ＞ 600 ～ 800℃ 4℃； ＞ 800-1100℃ 5 ℃

2.3.1 金属材料室温拉伸试验

2.3.1.1 试验标准 2.3.1.2适用范围 2.3.1.3 试验原理 2.3.1.4 试验方法

2.3.1.1 试验标准 中国标准 GB/T228.1-2010 《金属材料 拉伸试验 第 1 部

分 室温试验方法》 , 国际标准 ISO6892-1 ： 2009 Metallic materials-Tensile testing-Method of test at ambient temperature

美国 ASTM 标准 ASTM E8M-2008 Standard Test Method for Tensile testing of Metallic materials(Metric)

2.3.1.2 GB/T228.1-2010适用范围

适用于金属材料室温拉伸性能的测定，但对于小横截面尺寸的金属产品，例如金属箔、超细丝和毛细管等的拉伸试验需要相关方的协议。

2.3.1.3 试验原理

试验系用拉力拉伸试样，一般拉至断裂，测定拉伸标准中定义的一项或几项力学性能

2.3.1.4 试验方法（ 1 ）术语、符号及相关说明 1) 标距 L 测量伸长用的试样圆柱或棱柱部分的长

度

2) 原始标距 L0 室温下施力前的试样标距。

3) 断后标距 Lu 在室温下将断后的两部分试样紧密地对接在一起，保证两部分的轴线位于同一条直线上，测量试样断裂后的标距。

4) 平行长度 Lc 试样平行缩减部分的长度。 5) 伸长 试验期间任一时刻原始标距的增量。

2.3.1.4 试验方法（ 1 ）术语、符号及相关说明 6) 伸长率 原始标距的伸长与原始标距 Lo 之比的百分率。 7) 残余伸长率 卸除指定的应力后，伸长相对于原始标距 Lo 的百

分率。 8) 断后伸长率 A 断后标距的残余伸长（ Lu-L0 ）与原始标距 (L0) 之比的百分率。

对于比例试样，若原始标距不为 5.65 S0 (S0为平行长度的原始横截面积 ) ，符号A应附以下脚注说明所使用的比例系数，例如， A11.3

表示原始标距为 11.3 的断后伸长率。对于非比例试样，符号A应附以下脚注说明所使用的原始标距，以毫米（mm）表示，例如， A80mm表示原始标距为 80mm的断后伸长率。

0S

2.3.1.4 试验方法（ 1 ）术语、符号及相关说明

9) 引伸计标距 Le 用引伸计测量试样延伸时所使用试样引伸计起始标距长度。 注：对于测定屈服强度和规定强度性能，建议 Le应尽可能跨越试

样平行长度。理想的 Le应大于 L0/2 但小于约 0.9Lc。这将保证引伸计能检测到发生在试样上的全部屈服。最大力时或在最大力之后的性能，推荐 Le等于 L0 或近似等于 L0 ，但测定断后伸长率时 L

e应等于 L0 。 10) 延伸 试验期间任一给定时刻引伸计标距 Le的增量。 11) 延伸率 用引伸计标距 Le表示的延伸百分率

2.3.1.4 试验方法（ 1 ）术语、符号及相关说明

12) 残余延伸率 试样施加并卸除应力后引伸计标距的增量与引伸计标距 Le 之比的

百分率。 13) 屈服点延伸率 Ae

呈现明显屈服（不连续屈服）现象的金属材料，屈服开始至均匀加工硬化开始之间引伸计标距的延伸与引伸计标距 Le 之比的百分率。见图 3.7 。

14) 最大力总延伸率 Agt

最大力时原始标距的总延伸（弹性延伸加塑性延伸）与引伸计标距 Le 之比的百分率。见图 3.1 。

15) 最大力塑性延伸率 Ag

最大力时原始标距的塑性延伸与引伸计标距 Le 之比的百分率。见图 3.1 。

16) 断裂总延伸率 At

断裂时刻原始标距的总延伸（弹性延伸加塑性延伸）与引伸计标距 Le 之比的百分率。见图 3.1 。

图 3.1 延伸的定义

R- 应力e- 延伸率Δe- 平台范围A：断后伸长率（从引伸计的信号测得或直接从试样上测得）Ag ：最大力塑性延伸率Agt ：最大力总延伸率At ：断裂总延伸率Rm ：抗拉强度mE ：应力 - 延伸率曲线上弹性部分的斜率

2.3.1.4 试验方法（ 1 ）术语、符号及相关说明 17) 试验速率 a) 应变速率 用引伸计标距测量时单位时间的应变增加值。 b) 平行长度应变速率的估计值 根据横梁分离速率和试样平行长度 Lc 计算的试样平行

长度的应变单位时间内的增加值。 c) 横梁位移速率 vc 单位时间的横梁位移。 d) 应力速率 单位时间应力的增加。 注：应力速度只用于方法 B试验的弹性阶段。

e

2.3.1.4 试验方法（ 1 ）术语、符号及相关说明

18) 断面收缩率 Z 断裂后试样横截面积的最大缩减量 (So-Su) 与原始横截面积 So 之比的

百分率 : 19) 最大力 Fm 对于无明显屈服（不连续屈服）的金属材料，为试验期间的最大力。 对于不连续屈服的金属材料，在加工硬化开始之后，试样所承受的

最大力。 20) 应力 R 试验期间任一时刻的力除以试样原始横截面积 So 之商。 注 1 ：此应力指的是工程应力。 注 2 ：在后续标准文本中，符号“力”和“应力”或“延伸”，

“延伸率”和“应变”分别用于各种情况（如图中的坐标轴标识所示，或用于解释不同力学性能的测定）。然而，对于曲线上一已定义点的总描述和定义，“力”和“应力”或“延伸”，“延伸率”和“应变”相互之间是可以互换的。

2.3.1.4 试验方法（ 1 ）术语、符号及相关说明 21) 抗拉强度 Rm 相应最大力 (Fm) 的应力。 22) 屈服强度 当金属材料呈现屈服现象时，在试验期间达到塑性变形发生而力

不增加的应力点。应区分上屈服强度和下屈服强度。 a) 上屈服强度 ReH 试样发生屈服而力首次下降前的最大应力。见图 3.2 。 b) 下屈服强度 ReL 在屈服期间，不计初始瞬时效应时的最小应力。见图 3.2 。 c) 规定塑性延伸强度 Rp 塑性延伸率等于规定的引伸计标距 Le百分率时对应的应力。 注：使用的符号应附下脚标说明所规定的塑性延伸率，例如， Rp

0.2 ，表示规定塑性延伸率为 0.2%时的应力。见图 3.3 。

图 3.2 不同类型曲线的上屈服强度下屈服强度

R 应力e 延伸率a 初始瞬时效应ReH 上屈服强度ReL 下屈服强度

图 3 规定非比例延伸强度

R应力e 延伸率1 规定非比例延伸率RP ：规定非比例延伸强度

图 6 规定非比例延伸强度

图 6 规定非比例延伸强度 如力—延伸曲线图的弹性直线部分不能明确地确定，

以致不能以足够的准确度划出这一平行线，推荐采用如下方法（见图 6 ）。

试验时，当已超过预期的规定非比例延伸强度后，将力降至约为已达到的力的 10%。然后再施加力直至超过原已达到的力。为了测定规定非比例延伸强度，过滞后环两端点画一直线。然后经过横轴上与曲线原点的距离等效于所规定的非比例延伸率的点，作平行于此直线的平行线。平行线与曲线的交截点给出相应于规定非比例延伸强度的力。此力除以试样原始横截面积得到规定非比例延伸强度（见图 6 ）。

2.3.1.4 试验方法（ 1 ）术语、符号及相关说明 d) 规定总延伸强度 Rt 总延伸率等于规定的引伸计标距 Le百分率时的应力。 注：使用的符号应附下脚标说明所规定的总延伸率，例如 t0.5 ，

表示规定总延伸率为 0.5%时的应力。见图 3.4 。 e) 规定残余延伸强度 Rr 卸除应力后残余延伸率等于规定的原始标距 Lo 或引伸计标距 Le百

分率时对应的应力。 注：使用的符号应附下脚标说明所规定的残余延伸率。例如Rr0.2 ，

表示规定残余延伸率为 0.2%时的应力。见图 3.5 。 23) 断裂 当试样发生完全分离时的现象。

图 3.4 规定总延伸强度

R应力e 延伸率1 规定总延伸率Rt ：规定总延伸强度

图 3.5 规定残余延伸强度

R应力e 延伸率1 规定残余延伸率Rr ：规定残余延伸强度

（ 2 ）试样的外形和尺寸要求 试样的形状与尺寸取决于要被试验的金属产品的形状与尺寸。① 通常从产品、压制坯或铸件切取样坯经机加工制成试样。但具有恒定

横截面的产品（型材、棒材、线材等）和铸造试样（铸铁和铸造非铁合金）可以不经机加工而进行试验。

② 试样横截面可以为圆形、矩形、多边形、环形，特殊情况下可以为某些其他形状。

③ 试样原始标距与横截面积有关系者称为比例试样。国际上使用的比例系数 k 的值为 5.65 。原始标距应不小于 15mm。当试样横截面积太小，以致采用比例系数 k为 5.65 的值不能符合这一最小标距要求时，可以采用较高的值（优先采用 11.3 的值）或采用非比例试样。

注：选用小于 20mm标距的试样，测量不确定度可能增加。④ 非比例试样其原始标距 Lo 与原始横截面积 So无关。⑤ 试样的尺寸公差应符合相应的附录 B～附录 E（见 6.2 ）。

试样的主要类型

– –薄板 板材 扁材 — — 线材 棒材 型材

产品类型GB/T228.1-2010相应的附录

厚度 a (mm) 直径或边长 (mm)

0.1 ≤a＜ 3 — B

— ＜ 4 C

a＞ 3 ≥ 4 D

管材 E

试样的主要类型

圆形横截面机加工试样

试样的主要类型

机加工矩形横截面试样

试样的主要类型

管段试样

管材纵向弧形试样

（ 3 ）机加工试样的基本要求

如试样的夹持端与平行长度的尺寸不相同，他们之间应以过渡弧连接。此弧的过渡半径的尺寸可能很重要，如相应的附录中对过渡半径未作规定时，建议应在相关产品标准中规定。

试样夹持端的形状应适合试验机的夹头。试样轴线应与力的作用线重合。

试样平行长度 Lc或试样不具有过渡弧时夹头间的自由长度应大于原始标距 Lo 。

（ 4 ）非机加工试样的基本要求 如试样为未经机加工的产品或试棒的一段长度，两夹头间的长度应足够，以使原始标距的标记与夹头有合理的距离（见附录 B～附录 E）。

铸造试样应在其夹持端和平行长度之间以过渡弧连接。此弧的过渡半径的尺寸可能很重要，建议在相关产品标准中规定。试样夹持端的形状应适合于试验机的夹头。平行长度 Lc应大于原始标距 Lo 。

（ 5 ）试样类型

附录 B～附录 E中按产品的形状规定了试样的主要类型，见表 2 。相关产品标准也可规定其他试样类型

（ 6 ）原始横截面积的测定

宜在试样平行长度中心区域以足够的点数测量试样的相关尺寸。 原始横截面积 So是平均横截面积，应根据测量的尺寸计算。 原始横截面的计算准确度依赖于试样本身特性和类型。附录 B～

附录 E给出了不同类型试样原始横截面积 So 的评估方法，并提供了测量准确度的详细说明。

原始横截面积应根据试样的尺寸测量值计算得到。 原始横截面积的测定应准确到 ± 2 %。 当误差的主要部分是由

于试样厚度的测量所引起的，宽度的测量误差不应超过± 0.2 %。 为了减小试验结果的测量不确定度，建议原始横截面积应准确至

或优于 ± 1 % 。对于薄片材料，需要采用特殊的测量技术。

横截面尺寸测定 单位为毫米 横截面尺寸 分辨力 不大于 0.1~0.5 0.001 （微米千分尺） ＞ 0.5 ～ 2.0 0.005 （千分尺） ＞ 2.0 ～ 10.0 0.01 （游标卡尺） ＞ 10.0 0.05 （游标卡尺）

横截面尺寸测定 2002 板状试样在工作部分的两端和中部测量

三点厚度与宽度，取其最小横截面积作为试样横截面积。

圆棒试样在工作部分的两端部和中部测量三点直径，取其最小值计算试样横截面积。

横截面尺寸测定 对于圆形横截面的产品，应在两个相互

垂直方向测量试样的直径，取其算数平均值计算横截面积。

移位法测定断后伸长率

（ 7 ）原始标距的标记 应用小标记、细划线或细墨线标记原始标记，但不得用

引起过早断裂的缺口作标记。 对于比例试样，如果原始标距的计算值与其标记值之差

小于 10%L0, 可将原始标距的计算值按 GB/T 8170修约至最接近 5mm的倍数。原始标距的标记应准确到±1%。

如平行长度 Lc比原始标距长许多，例如不经机加工的试样，可以标记一系列套叠的原始标距。有时，可以在试样表面划一条平行于试样纵轴的线，并在此线上标记原始标距

(8 ）试验条件 设定试验力零点 在试验加载链装配完成后，试样两端被夹持之前，应设定力测

量系统的零点。一旦设定了力值零点，在试验期间力测量系统不能再发生变化。

试样的夹持方法① 应使用例如楔形夹头、螺纹夹头、平推夹头、套环夹具等合适

的夹具夹持试样。② 应尽最大努力确保夹持的试样受轴向拉力的作用，尽量减小弯

曲。这对试验脆性材料或测定规定塑性延伸强度、规定总延伸强度、规定残余延伸强度或屈服强度时尤为重要。

③ 为了得到直的试样和确保试样与夹头对中，可以施加不超过规定强度或预期屈服强度的 5%相应的预拉力。宜对预拉力的延伸影响进行修正。

应变速率控制的试验速率 ( 方法A)

方法 A是为了减小测定应变速率敏感参数（性能）时的试验速率变化和试验结果的测量不确定度。

本部分阐述了两种不同类型的应变速率控制模式。第一种应变速率是基于引伸计的反馈而得到。第二种是根据平行长度估计的应变速率，即通过控制平行长度与需要的应变速率相乘得到的横梁位移速率来实现。

应变速率控制的试验速率 ( 方法 A) 如标准中规定：塑性变形阶段最大速度为 0.00025/s ，即相当于每秒每毫米标距试样变形 0.00025mm， 0.00025×60=0.015/min，

如果平行长度为 60mm，则 60mm×0.015/min=0.9mm/min

此为近似试验机的横梁速度

应力速率控制的试验速率（方法B）

试验速率取决于材料特性并应符合下列要求。如果没有其他规定，在应力达到规定屈服强度的一半之前，可以采用任意的试验速率。超过这点以后的试验速率应满足下述规定。

测定屈服强度和规定强度的试验速率 上屈服强度， ReH 在弹性范围和直至上屈服强度，试验机夹头的分离速率应尽可能保持恒定并在表 3 规定的应力速率范围内。

注：弹性模量小于 150000MPa的典型材料包括锰、铝合金、铜和钛。弹性模量大于 150000MPa的典型材料包括铁、钢、钨和镍基合金。

表 3 应力速率

材料弹性模量 E/(GPa)

应力速率 /MPa·s-1

最小 最大

＜ 150 2 20

≥150 6 60

应力速率 下屈服强度 如仅测定下屈服强度，在试样平行长度的屈服

期间应变速率应在 0.00025/s±0.00005/s 之间。平行长度内的应变速率应尽可能保持恒定。如不能直接调节这一应变速率，应通过调节屈服即将开始前的应力速率来调整，在屈服完成之前不再调节试验机的控制。

任何情况下，弹性范围内的应力速率不得超过表 3 规定的最大速率。

规定非比例延伸强度试验速率 在塑性范围和直至规定强度应变速率不

应超过 0.00025/s 。 应力速率不得超过表 3 规定范围。

夹头分离速率 如试验机无能力测量或控制应变速率，

直至屈服完成，应采用等效于表 3 规定的试验机夹头分离速率。

测定抗拉强度的试验速率 在塑性范围内，平行长度的应变速率不

应超过 0.008/s 。 如果标距 Lc为 60mm，则 0.008×60×60=28.8mm/min

在试验不测定屈服强度或规定强度，试验速率可达到塑性范围内的最大值。

试验方法和速率的选择 除非另有规定，只要能满足本标准的要

求，实验室可以自行选择方法 A、方法B和试验速率。

注：使用方法 A、方法 B两种方法对于某些材料的测量结果可能会有差异。

试验条件的表示 为了用缩略的形式报告试验控制模式和试验速率，

可以使用下列缩写的表示形式： 示例 1 ： GB/T228A224 定义本试验为应变速率控

制，不同阶段的试验速率范围分别为 2 ， 2 和 4 。 示例 2 ： GB/T228B30 定义试验为应力速率控制，

试验的名义应力速率为 30MPa/s 。 示例 3 ， GB/T228B定义试验为应力速率控制，

试验的名义应力速率符合表 3 。

拉伸试验中测定 ReH 、 ReL 、 Rp 、 Rt 和 Rm 时应

选用的应变速率范围

e 应变速率t 拉伸试验时间进程1 范围 1 ：2 范围 2 ：3 范围 3 ：4 范围 4 ：5 引伸计控制或横梁控制6 横梁控制a 推荐的

（ 9 ）上屈服强度的测定上屈服强度 ReH 可以从力—延伸曲线图或峰值力显示器上测得，定义为力首次下降前的最大力值对应的应力。

（ 10 ）下屈服强度的测定

下屈服强度 ReL 可以从力—延伸曲线上测得，定义为不计初始瞬时效应时屈服阶段中的最小力所对应的应力。

上、下屈服强度位置判定基本原则

① 屈服前的第 1 个峰值应力（第 1 个极大值应力）判为上屈服强度，不管其后的峰值应力比它大或比它小；

② 屈服阶段中如呈现两个或两个以上的谷值应力，舍去第 1 个谷值应力（第 1 个极小值应力）不计，取其余谷值应力中之最小者判为下屈服强度。如只呈现 1 个下降谷，此谷值应力判为下屈服强度；

③ 屈服阶段中呈现屈服平台，平台应力判为下屈服强度；如呈现多个而且后者高于前者的屈服平台，判第 1 个平台应力为下屈服强度；

上、下屈服强度位置判定基本原则

① 正确的判定结果应是下屈服强度一定低于上屈服强度。

② 为提高试验效率，可以报告在上屈服强度之后延伸率为 0.25%范围以内的最低应力为下屈服强度，不考虑任何初始瞬时效应。用此方法测定下屈服强度后，试验速率可以按照10.3.4 增加。试验报告应注明使用了此简捷方法。

注：此规定仅仅适用于呈现明显屈服的材料和不测定屈服点延伸率情况。

（ 11 ）规定非比例延伸强度 Rp （规定塑性延伸强度）的测定根据力—延伸曲线图测定规定塑性延伸强度 Rp 。在曲线图上，划一条与曲线的弹性直线段部分平行，且在延伸轴上与此直线段的距离等效于规定塑性延伸率，例如 0.2%的直线。此平行线与曲线的交截点给出相应于所求规定塑性延伸强度的力。此力除以试样原始横截面积 So得到规定塑性延伸强度。

如力—延伸曲线图的弹性直线部分不能明确地确定，以致不能以足够的准确度划出这一平行线，推荐采用如下方法。

（ 11 ）规定非比例延伸强度 Rp （规定塑性延伸强度）的测定 试验时，当已超过预期的规定塑性延伸强度后，将力降至约为已达到的力的 10%。然后再施加力直至超过原已达到的力。为了测定规定塑性延伸强度，过滞后环两端点画一直线。然后经过横轴上与曲线原点的距离等效于所规定的塑性延伸率的点，作平行于此直线的平行线。平行线与曲线的交截点给出相应于规定塑性延伸强度的力。此力除以试样原始横截面积得到规定塑性延伸强度（见图）。

注 1 ：可以用各种方法修正曲线的原点。划一条平行于滞后环所确定的直线的平行线并使其与力 - 延伸曲线相切，此平行线与延伸轴的交截点即为曲线的修正原点（见图）。

（ 12 ）规定总延伸强度的测定

在力—延伸曲线图上，划一条平行于力轴并与该轴的距离等效于规定总延伸率的平行线，此平行线与曲线的交截点给出相应于规定总延伸强度的力，此力除以试样原始横截面积 So得到规定总延伸强度 Rt（见图）。

（ 12 ）规定总延伸强度的测定

（ 13 ）规定残余延伸强度的验证和测定 试样施加相应于规定残余延伸强度的力，保持力 10s ～ 12s ，卸除力后验证残余延伸率未超过规定百分率（见图 5 ）。

注：这是检查通过或未通过的试验，通常不作为标准拉伸试验的一部分。对试样施加应力，允许的残余延伸由相关产品标准（或试验委托方）来规定。例如：报告“ Rr0.5=750MPa通过”意思是对试样施加 750MPa的应力，产生的残余延伸小于等于 0.5%。

如为了得到规定残余延伸强度的具体数值，应进行测定，附录K提供了测规定残余延伸强度的例子。

13 ）规定残余延伸强度的验证和测定

（ 14 ）屈服点延伸率的测定

对于不连续屈服的材料，从力—延伸图上均匀加工硬化开始点的延伸减去上屈服强度 ReH对应的延伸得到屈服点延伸 Ae 。均匀加工硬化开始点的延伸通过在曲线图上，经过不连续屈服阶段最后的最小值点划一条水平线或经过均匀加工硬化前屈服范围的回归线，与均匀加工硬化开始处曲线的最高斜率线相交点确定。屈服点延伸除以引伸计标距 Le得到屈服点延伸率（见图）。

试验报告应注明确定均匀加工硬化开始点的方法。

屈服点延伸率的测定

（ 15 ）最大力（非比例）塑性延伸率的测定 在用引伸计得到的力—延伸曲线图上从

最大力时的总延伸中扣除弹性延伸部分即得到最大力时的（非比例）塑性延伸，将其除以引伸计标距得到最大力（非比例）塑性延伸率。

100

E

m

e

mg m

R

L

LA

（ 16 ）最大力总延伸率的测定 在用引伸计得到的力 - 延伸曲线图上测定最大力总延

伸。最大力总延伸率 Agt按照式（ 3 ）计算：

（ 3 ）

式中：Le 是引伸计标距；△Lm是最大力下的延伸。注：有些材料在最大力时呈现一平台。当出现这种情况，取平台中点的最大力对应的总延伸率（见图 1 ）。

100e

mgt L

LA

（ 17 ）断裂总延伸率的测定

在用引伸计得到的力 - 延伸曲线图上测定断裂总延伸。断裂总延伸率 At按照式（ 4 ） 计算：

（ 4 ）

式中 Le 是引伸计标距； At是断裂总延伸。

100

e

ft L

LA

（ 18 ）断后伸长率的测定

为了测定断后伸长率，应将试样断裂的部分仔细地配接在一起使其轴线处于同一直线上，并采取特别措施确保试样断裂部分适当接触后测量试样断后标距。这对小横截面试样和低伸长率试样尤为重要。

按公式（ 5 ）计算断后伸长率 A： （ 5 ）

式中：Lo 是原始标距；Lu 是断后标距。

100

o

ou

L

LLA

（ 18 ）断后伸长率的测定 应使用分辨力足够的量具或测量装置测定断后伸长量

（ Lu-Lo ），并准确到±0.25mm。 如规定的最小断后伸长率小于 5%，试验前在平行长

度的两端处做一很小的标记。使用调节到标距的分规，分别以标记为圆心划一圆弧。拉断后，将断裂的试样置于一装置上，最好借助螺丝施加轴向力，以使其在测量时牢固地对接在一起。以最接近断裂的原圆心为圆心，以相同的半径划第二个圆弧。用工具显微镜或其他合适的仪器测量两个圆弧之间的距离即为断后伸长，准确到±0.02mm。为使划线清晰可见，试验前涂上一层染料。

移位法测定断后伸长率 原则上只有断裂处与最接近的标距标记

的距离不小于原始标距的三分之一情况方为有效。但断后伸长率大于或等于规定值，不管断裂位置处于何处测量均为有效。如断裂处与最接近的标距标记的距离小于原始标距的三分之一时，可采用规定的移位法测定断后伸长率。

移位法测定断后伸长率

（ 18 ）断后伸长率的测定 能用引伸计测定断裂延伸的试验机，引伸计标距应等

于试样原始标距，无需标出试样原始标距的标记。以断裂时的总延伸作为伸长测量时，为了得到断后伸长率，应从总延伸中扣除弹性延伸部分。为了得到与手工方法可比的结果，有一些额外的要求（例如：引伸计高的动态响应和频带宽度）。

原则上，断裂发生在引伸计标距 Le以内方为有效，但断后伸长率等于或大于规定值，不管断裂位置处于何处测量均为有效。

注：如产品标准规定用一固定标距测定断后伸长率，引伸计标距应等于这一标距。

（ 18 ）断后伸长率的测定 试验前通过协议，可以在一固定标距上测定

断后伸长率，然后使用换算公式或换算表将其换算成比例标距的断后伸长率（例如可以使用GB/T 17600.1 和 GB/T 17600.2 的换算方法）。

注：仅当标距或引伸计标距、横截面的形状和面积均为相同时，或当比例系数 (k) 相同时，断后伸长率才具有可比性。

19 ）断面收缩率的测定

将试样断裂部分仔细地配接在一起，使其轴线处于同一直线上。断裂后最小横截面积的测定应准确到±2%。原始横截面积与断后最小横截面积之差除以原始横截面积的百分率得到断面收缩率，按照下式计算。

注：对于小直径的圆试样或其他横截面形状的试样，断后横截面积的测量准确度达到±2%很困难。

100

o

uo

S

SSZ

逐步逼近法（非比例）塑性延伸强度的测定

（ 20 ）试验结果数值的修约 试验测定的性能结果数值应按照相关产

品标准的要求进行修约。如未规定具体要求，应按照如下要求进行修约（国际标准）：— 强度性能值修约至 1MPa ；— 屈服点延伸率修约至 0.1%，其他延伸率和断后伸长率修约至 0.5%；— 断面收缩率修约至 1%。

（ 20 ）试验结果数值的修约

性 能 范 围 修约间隔

Rm, ReH, ReL, Rp

≤200N/mm2

＞ 200N/mm2~1000N/mm2

＞ 1000N/mm2

1N/mm2

5N/mm2

10N/mm2

A 0.5%

Z 0.5%

现行的性能结果数值的修约间隔 (GB/T228-2002)

（ 21 ）试验报告试验报告应至少包括以下信息，除非双方另有约定： 本国家标准编号； 注明试验条件信息 试样标识； 材料名称、牌号（如已知）； 试样类型； 试样的取样方向和位置（如已知）； 试验控制模式和试验速率范围 试验结果。

（ 22 ）测量不确定度 附录 L 提供了与计量参数相关的不确定度指南。附录 N提供了一组钢和铝合金通过实验室间试验得到的拉伸试验不确定度值。

影响拉伸试验结果的主要因素① 拉伸试验结果受材料、试样、试验设备、试验

程序和力学性能的计算方法等因素的影响，具体的有如下几个方面：

② 材料的不均匀度，它存在于同一炉材料的一个工艺批之内；

③ 试样的几何形状、制备方法和公差（尺寸及表面粗糙度）；

测量不确定度① 试样夹持方法和施力的轴向性；② 试验机和辅助测量系统（刚度、驱动、控制、操作方法）；③ 试样尺寸的测量、标距的标记、引伸计标距、力和伸长的测量；④ 试验的各阶段中的试验温度和加载速率；⑤ 人为的或与拉伸性能测定相联系的软件误差；⑥ 试验设备（试验机、引伸计）和测量器具的精度以及数值修约

等，在满足试验标准方法规定的要求下，这些影响因素所造成的误差积累可以用测量不确定度定量表示，而试样形状、尺寸，表面粗糙度、试样夹持、加载速率的影响因素无法定量表示，只能靠满足试验标准要求将其限制在一定的范围内。

对试验结果有如下影响：

试样形状、尺寸及表面粗糙度的影响 对于不同截面形状的试样进行研究，结果表明：上屈服强度受形状的影响较大，而下屈服强度影响较小。试样肩部过渡形状的影响也是如此，随着肩部过渡的缓和，上屈服明显升高，而下屈服变化不大，此外，低碳钢板矩形截面试样的断后伸长率与断面收缩率比截面积相同的圆棒试样的值要小。

试样尺寸对试验结果的影响一般情况下是：随着试样截面积的减小。其抗拉强度和断面收缩率略有增加。

表面粗糙度对塑性较好的材料影响不明显。但对脆性材料（铸造）影响显著增大，随着表面粗糙度的增加．材料的强度和塑性指标都有所降低。

试样装夹的影响

拉伸试验时，试样安装不同轴会使试样产生附加弯曲应力，从而造成试验结果的偏差。对于塑性差的材料，由于在拉伸过程中试样的变形不足以使拉伸的施力线与试样的轴线重合，这种偏差更为明显。

造成试验时的偏心力作用，除了由于试验机的构造不良( 对中不好 )而产生外，还可能由于试样本身形状不对称、夹头的构造、试样头部加工不好和安装不正确等因素产生。

试验速度的影响

对于不同的材料，试验速度对性能测定的影响不同．一般来说，试验速度增加，强度指标升高，塑性指标降低；反之，强度指标与塑性指标的变化与上述相反．性能指标受速度的影响程度随材料的不同而有所差异。因此，拉伸试验严格按照标准试验方法规定的速率范围进行，所测得的试验数据才有较好的可比性 .

谢谢