如何进行金属材料拉伸试验？

1.测定低碳钢扭转时的强度性能指标

试样在外力偶矩的作用下，其上任意一点处于纯剪切应力状态。随着外力偶矩的增加，当达到某一值时，测矩盘上的指针会出现停顿，这时指针所指示的外力偶矩的数值即为屈服力偶矩Mes，低碳钢的扭转屈服应力为

式中：Wp=πd3/16为试样在标距内的抗扭截面系数。

在测出屈服扭矩Ts后，改用电动快速加载，直到试样被扭断为止。这时测矩盘上的从动指针所指示的外力偶矩数值即为最大力偶矩Meb，低碳钢的抗扭强度为

对上述两公式的来源说明如下：

低碳钢试样在扭转变形过程中，利用扭转试验机上的自动绘图装置绘出的Me—φ图如图1-14所示。当达到图中A点时，Me与φ成正比的关系开始破坏，这时，试样表面处的切应力达到了材料的扭转屈服应力τs，如能测得此时相应的外力偶矩Mep，如图1-15（a）所示，则扭转屈服应力为

图1-14　低碳钢的扭转图

经过A点后，横截面上出现了一个环状的塑性区，如图1-15（b）所示。若材料的塑性很好，且当塑性区扩展到接近中心时，横截面周边上各点的切应力仍未超过扭转屈服应力，此时的切应力分布可简化成图1-15（c）所示的情况，对应的扭矩Ts为

图1-15　低碳钢圆柱形试样扭转时横截面上的切应力分布(www.xing528.com)

由于Ts=Mes，因此，由上式可以得到

无论从测矩盘上指针前进的情况，还是从自动绘图装置所绘出的曲线来看，A点的位置不易精确判定，而B点的位置则较为明显。因此，一般根据由B点测定的Mes来求扭转切应力τs。当然这种计算方法也有缺陷，只有当实际的应力分布与图1-15（c）完全符合时才是正确的，对塑性较小的材料差异是比较大的。从图1-14中可以看出，当外力偶矩超过Mes后，扭转角φ增加很快，而外力偶矩Me增加很小，BC近似于一条直线。因此，可认为横截面上的切应力分布如图1-15（c）所示，只是切应力值比τs大。根据测定的试样在断裂时的外力偶矩Meb，可求得抗扭强度为

2.测定灰铸铁扭转时的强度性能指标

对于灰铸铁试样，只需测出其承受的最大外力偶矩Meb，抗扭强度为

由上述扭转破坏的试样可以看出：低碳钢试样的断口与轴线垂直，表明破坏是由切应力引起的；而灰铸铁试样的断口则沿螺旋线方向与轴线约成45°角，表明破坏是由拉应力引起的。

3.扭转试验机操作规程

·根据实验所需的扭矩，更换合适的摆锤，确定示力度盘。（一般使示力度盘的量程比实验所需最大扭矩约大20%。）

·把扭转试样一端先夹紧在固定夹头中（有摆锤的一端）。用手移动主动夹头，靠近试样另一端，打开电机开关，使主动夹头转动，待试样头部刚好与主动夹头匹配时，关掉电源，移动主动夹头套入试样并夹紧。

·安装夹紧试样时，因两端夹具的微小错位很容易使度盘指针偏离零位，这时用手轮转动主动夹头，使度盘指针指零。

·在记录T－φ曲线的滚筒上卷上记录纸，装上记录笔，拨动滚筒调整起始记录位置。

·实验完毕立即按下停止开关。破坏性实验可立即切断电源，取下试样；非破坏性实验经反向卸载后取下试样。