Question

金属材料拉伸经历哪几个阶段,各个阶段有哪些特点?

Answer 1

金属拉伸试验是检测金属材料质量是否达标的方法之一，在操作的过程中一般分为四个阶段如下：

阶段一：弹性阶段

这一阶段试样的变形完全是弹性的，对金属材料施加初始力值，应力应变比列增加，全部卸载荷载后，试样将恢复其原长。此阶段内可以测定材料的弹性模量E。

阶段二：屈服阶段

试样的伸长量急剧地增加，而拉力试验机上的荷载读数却在很小范围内（图中锯齿状线）波动。如果略去这种荷载读数的微小波动不计，这一阶段在拉伸图上可用水平线段来表示。若试样经过抛光，则在试样表面将看到大约与轴线成45°方向的条纹，称为滑移线。应变的增加大于应力的增加，金属材料开始产生形变，应力下限即为屈服点。

金属拉伸试验曲线

阶段三：强化阶段

试样经过屈服阶段后，若要使其继续伸长，由于材料在塑性变形过程中不断强化，故试样中抗力不断增长。应变增加应力也增加，力量最大值就是金属材料抗拉强度的极限值。

阶段四：颈缩阶段

当应变增加应力下降，金属材料就会产生“颈缩”状态，直至断裂。

Answer 2

如图示低碳钢拉伸曲线，可以看出，典型的拉伸经历6个阶段

第1阶段：弹性变形阶段（oa）。在此阶段中应力-延伸率成直线关系，加力时产生变形，卸力后变形能完全恢复，a点是拉伸曲线呈直线关系的最高点。拉伸曲线oa阶段的斜率(R/e)为试验材料的弹性模量（E）。弹性模量表示金属材料对弹性变形的抵抗能力，也叫材料的刚度。 弹性模量值越大，则产生相同的弹性变形量需要的外力越大，弹性变形越困难。

第2阶段：滞弹性变形阶段（ab）。这阶段中应力-延伸率出现了非直线关系，其特点是：当力加到b点时卸除力，变形仍可回到原点，但是却在不同程度上滞后于应力，而加力和卸力所表现的特性仍为弹性变形，这个阶段过程很短，实际过程中a点和b点一般不易分辨。

第3阶段：微塑性应变阶段（bc）。当应力超过b点后，随着应力的增加，试样在弹性变形的同时开始发生微量塑性变形，其大小与仪器分辨力有关，塑性变形是不可回复的的变形。

第4阶段：屈服阶段（cde）。当应力加到c点时，突然产生塑性变形，在曲线上出现力不同程度下降，而试样塑性变形急剧增加，这种在承受的拉力不继续增大或稍微减少的情况下试样却继续伸长的现象称为材料的屈服。

c点是拉伸试验的一个重要性能判据点，de范围内的最低点也是重要的性能判据点， e点是屈服结束点。

第5阶段：塑性应变强化阶段（ef）。屈服结束后，试样在塑性变形下产生应变强化，从e点开始应力不断上升，在这个阶段内试样的变形是均匀和连续的，直到f点。f点通常是拉伸曲线曲线的最高点，此点也是重要的性能判据点。

第6阶段：缩颈变形阶段（fg）。力施加到f点，试样产生不均匀的塑性变形，变形主要集中于试样的某一局部区域，该处横截面积急剧减少，结果就形成了所谓“缩颈”现象。随着缩颈处截面不断减小，承载能力不断下降，到g点时，试样发生断裂。

由此可知，低碳钢在拉伸力作用下的表现过程可分为弹性变形阶段、滞弹性变形阶段、微塑性应变阶段、屈服阶段、塑性应变强化阶段和缩颈变形阶段。正火、退火碳素结构钢和一般低合金结构钢，也都具有类似的拉伸曲线，只是力的大小和延伸率变化不同而已。

并非所有金属材料都具有相同类型的拉伸曲线，即使是同一材料在不同条件下其拉伸曲线也不相同。工程上使用的金属材料，多数在断裂前没有明显的塑性变形。有些材料不仅没有屈服现象，而且不产生“缩颈”现象。