影響金屬材料高溫拉伸試驗結(jié)果準(zhǔn)確性的因素很多，為了最大限度降低這些因素對試驗結(jié)果的影響，我國于1984年發(fā)布了金屬材料高溫拉伸試驗第1版國家標(biāo)準(zhǔn)。截至目前，先后共經(jīng)歷了1995年、2006年和2015版三次修訂，最新版標(biāo)準(zhǔn)更名為GB/T 228.2-2015《金屬材料 拉伸試驗 第2部分：高溫試驗方法》，代替GB/T 4334-2006《金屬材料 高溫拉伸試驗方法》。
盡管現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)對試驗方法進(jìn)行了統(tǒng)一，然而要準(zhǔn)確測量材料高溫拉伸性能，除了要有質(zhì)量可靠的試驗機(jī)，還必須正確掌握試驗方法，盡可能減少各種不利因素，一旦處理不當(dāng)，就可能引入較大誤差。
本文將從試驗前準(zhǔn)備、試驗安裝過程、溫度控制及試驗過程中一些易被忽視的細(xì)節(jié)等方面對金屬材料高溫拉伸試驗過程進(jìn)行了分析和討論，旨在有效減小試驗誤差，確保試驗數(shù)據(jù)的真實可靠。
高溫材料試驗機(jī)
試驗前準(zhǔn)備
金屬材料拉伸試驗采用的標(biāo)準(zhǔn)試樣是用樣坯經(jīng)機(jī)加工而成的，這一過程通常包括車、銑、刨、磨等過程。每一道機(jī)加工工序中均應(yīng)控制好給進(jìn)速度和冷卻速度，以防止因受熱或冷加工硬化而影響材料性能。
對于加工好的標(biāo)準(zhǔn)試樣，首先要保證試樣尺寸及粗糙度符合標(biāo)準(zhǔn)要求，這是保證試驗結(jié)果準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)。然后根據(jù)試樣尺寸，確定并標(biāo)記試樣標(biāo)距。
標(biāo)記標(biāo)距時，要考慮試樣材料的特性：
如果材料是脆性的，需要用記號筆涂抹試樣表面，然后輕輕劃出標(biāo)距線，選用的記標(biāo)記筆涂料應(yīng)確保所作的標(biāo)記在高溫試驗后仍能清晰可見。
對于韌性材料，則需要在試樣表面打點做標(biāo)記，這樣能夠保證標(biāo)記在高溫受熱后仍清晰可見。
1 試樣裝卡
在裝卡試樣之前，應(yīng)先檢查設(shè)備和夾具是否處于正常狀態(tài)。試樣裝卡時最重要的是試樣的對中性，試樣的對中性直接影響試驗結(jié)果。
如果拉伸試驗機(jī)上、下夾頭不能對中或者左右存在較大間隙，應(yīng)借助設(shè)備的對中片對夾頭進(jìn)行調(diào)節(jié)或者采用墊片填充間隙。
對于圓棒試樣，推薦用螺紋連接方式進(jìn)行高溫拉伸試驗。
對于不同厚度板材試樣，在沒有適合的夾具工裝時，建議采用墊片對間隙部分進(jìn)行填充，以提高試樣的對中性，防止出現(xiàn)偏向加載情況。
一旦出現(xiàn)加載力軸線與試樣中心有較大偏離時，試樣會承受一定程度的附加彎曲應(yīng)力。同時，也可能會導(dǎo)致試驗過程中試樣打滑或非正常斷裂.。
2 熱電偶安裝
對于高溫拉伸試驗，溫度傳感器是溫度監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其控制精度會直接影響試驗結(jié)果。
目前，使用最廣泛的K型熱電偶，即由鎳鉻-鎳硅兩種合金通過焊接形成閉合回路，利用在高溫環(huán)境下，兩種材料之間存在特定的熱電勢差來測量溫度
K型熱電偶的使用溫度范圍為-200℃—1300℃。依照標(biāo)準(zhǔn)要求，被測試試樣表面要求安裝熱電偶，主要是用于實時監(jiān)測試樣表面的溫度變化。熱電偶測量端溫度應(yīng)保持恒定，偏差不應(yīng)超過±0.5
按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，當(dāng)試樣標(biāo)距小于50mm時，應(yīng)在試樣平行長度的兩端各綁一支熱電偶；
當(dāng)標(biāo)距大于或等于50mm時，應(yīng)在試樣平行長度的兩端和中間各綁一支熱電偶。
捆綁兩根熱電偶時，將試樣平行段分成3等份。
捆綁三根熱電偶時，先在試樣中間捆綁一根，另外兩根分別捆綁在兩側(cè)。熱電偶測量端應(yīng)垂直于試樣表面捆綁，并與試樣表面有良好的接觸，應(yīng)避免爐壁熱輻射對熱電偶的影響。
3 引伸計安裝
高溫拉伸試驗通常使用機(jī)械式陶瓷桿高溫引伸計。引伸計應(yīng)安裝在試樣的中間，刀口必須垂直于試樣表面，引伸計的兩根支桿要平行于試樣且在同一條線上，最后再調(diào)節(jié)引伸計的標(biāo)距，保證引伸計的標(biāo)距準(zhǔn)確。
由于引伸計支桿比較長，卡持在試樣表面后容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。為了避免打滑，試樣安裝好之后，先給試樣一個小的預(yù)加載，然后再安裝引伸計。實際操作中，由于陶瓷引伸計本身重量較大，安裝引伸計時應(yīng)調(diào)整引伸計的固定裝置，使得引伸計上端支桿的夾持力大于下端的，這樣才能使引伸計達(dá)到受力平衡。
4 高溫爐安裝
大多數(shù)用于金屬材料高溫拉伸試驗的高溫爐是豎式對開結(jié)構(gòu)，為了保證爐內(nèi)垂直方向的爐溫均勻，往往采用三區(qū)域控制，即對爐體上、中、下電熱絲分別進(jìn)行控溫，這樣可以在爐膛內(nèi)獲得更長的均熱帶。
所謂均熱帶，是指爐溫達(dá)到試驗設(shè)定溫度并穩(wěn)定后，在爐膛內(nèi)某一特定區(qū)域溫度波動不超過規(guī)定范圍，即均熱帶是溫度較為穩(wěn)定的區(qū)域。然而，由于存在“熱煙氣向上”效應(yīng)，均熱帶并不在爐體幾何中心區(qū)域，而是爐體上端較下端更熱，即均熱帶處于爐體中心偏上一點的區(qū)域。因此，在試驗之前有必要對使用的高溫爐進(jìn)行均熱帶的測量，以確定均熱帶的具體區(qū)域，并做好位置標(biāo)記。一旦確定了均熱帶區(qū)域，就可以調(diào)節(jié)試樣上下位置，確保試樣的工作段處于高溫爐的均熱帶區(qū)域中。
來源：天氏庫力 發(fā)布日期
2021-01-19 瀏覽：
