金属抗拉试验（拉伸试验）是测定材料力学性能的核心方法，通过拉伸试样至断裂，获得抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、断面收缩率等关键指标。以下是详细操作流程及要点，依据 GB/T 228.1-2021《金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法》：
🔧 一、试验设备与试样准备设备：
万能材料试验机（量程匹配试样载荷，精度±1%）；
引伸计（测量试样变形，精度±0.5%）；
标距打点机（标记原始标距 L0L0）；
游标卡尺（测量试样尺寸，精度0.02mm）。
试样制备：
表面无划伤、无毛刺；
尺寸公差符合标准（如直径偏差≤±1%）。
圆形试样：直径 d0d0 通常为 6mm、10mm，标距 L0=5d0L0=5d0 或 10d010d0（比例试样）；
板状试样：宽度 b0b0 10~25mm，标距 L0=5.65S0L0=5.65S0（S0S0 为原始横截面积）。
形状：优先选用 圆形横截面 或 矩形横截面 试样（如图）；
📐 二、试验操作流程步骤1：测量原始尺寸
在试样标距两端及中部 测量3次直径/宽度和厚度，取最小值计算原始横截面积 S0S0：
圆形：S0=πd02/4S0=πd02/4
矩形：S0=b0×t0S0=b0×t0（厚度）
步骤2：装夹试样调整试验机上下夹具间距至试样长度；
将试样垂直装入夹具，确保 轴线与拉力方向一致；
施加 预紧力（约预期屈服力的10%），消除间隙。
步骤3：安装引伸计将引伸计刀口夹持在试样标距段（避免夹在圆弧过渡区）；
设定引伸计标距 LeLe（通常 Le=L0Le=L0）。
步骤4：设置试验参数参数设置要求示例值试验速率屈服前：应变速率控制（0.00025~0.0025 s⁻¹）0.001 s⁻¹屈服后：横梁位移速率控制0.5 mm/min数据采集频率≥10 Hz（屈服阶段需更高频率）20 Hz停止条件试样断裂—步骤5：启动试验按设定速率加载，实时记录 载荷-位移曲线 或 应力-应变曲线；
屈服阶段：观察载荷突变点（屈服平台），记录屈服载荷 FeFe；
强化阶段：持续加载至最大载荷 FmFm（抗拉强度点）；
断裂阶段：试样出现颈缩直至断裂。
步骤6：测量断裂后尺寸将断裂试样 紧密拼接；
测量 断后标距 LuLu（精确到0.25mm）；
测量 颈缩处最小直径 dudu 或宽度 bubu。
📊 三、关键指标计算屈服强度 ReRe（MPa）：Re=FeS0Re=S0Fe
上屈服强度 ReHReH：屈服前最大应力
下屈服强度 ReLReL：屈服稳定阶段最小应力
抗拉强度 RmRm（MPa）：Rm=FmS0Rm=S0Fm
断后伸长率 AA（%）：A=Lu−L0L0×100%A=L0Lu−L0×100%
断面收缩率 ZZ（%）：Z=S0−SuS0×100%Z=S0S0−Su×100%（SuSu：断裂后最小横截面积）
⚠️ 四、试验注意事项速率敏感性：
低碳钢等材料屈服强度受应变速率影响显著，需严格按标准控制速率。
试样失效模式：
断裂位置在标距外或夹具处→ 结果无效（需检查装夹同轴度或试样表面质量）。
引伸计使用：
屈服结束后及时移除引伸计，避免高变形损坏设备。
温度要求：
室温试验：10~35℃，高精度测试需控温在 23±5℃。
🔬 五、不同金属的试验特点材料类型屈服现象典型曲线形态特殊要求低碳钢明显屈服平台双峰型（上/下屈服）需区分 ReHReH 和 ReLReL铝合金连续屈服平滑上升后颈缩用规定塑性延伸强度 Rp0.2Rp0.2铸铁无屈服近似直线直至断裂重点测抗拉强度 RmRm不锈钢部分有屈服平台平台后长强化段注意应变硬化指数 nn📌 提示：
对于无屈服点材料（如铜、铝），需测定 规定塑性延伸强度 Rp0.2Rp0.2（产生0.2%塑性应变时的应力）；
试验报告需包含：试样尺寸、试验速率、环境温度、失效位置、性能结果及曲线图。
🔧 六、试验失败常见原因问题现象可能原因解决方案试样在夹具处断裂夹具应力集中或夹持力过大使用锯齿形夹具垫片，降低夹持力屈服点不明显应变速率过快降低初始加载速率数据跳动引伸计松动或试样打滑检查引伸计夹持紧密度