低碳钢拉伸 屈服 伸长率测试 硬度测试

拉伸试验基本概念

拉伸试验是在承受轴向拉伸载荷下测定材料特性的试验方法。对于低碳钢的拉伸试验，可以确定其弹性极限、伸长率、弹性模量等多种性能指标。在拉伸过程中，低碳钢会经历弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段等不同阶段。当材料承受拉伸载荷时，载荷不增加而仍继续发生明显塑性变形的现象叫做屈服，产生屈服时的应力称屈服点或称物理屈服强度（用σS表示）；材料在断裂前所达到的应力值，称抗拉强度或强度极限（用σb表示）。在低碳钢的应力 - 应变曲线中，屈服阶段开始产生塑性变形，即外力解除后，变形不能完全恢复，会残留下一部分变形。上屈服强度（ReH）是试样发生屈服而力首次下降前的Zui高应力，下屈服点则有比较稳定的数值，能够反映材料的性能，在计算时常取这个值作为屈服强度[3]()[3]。

测试方法与设备

测试低碳钢拉伸和屈服性能需要使用电子wanneng试验机等设备。试验时，试验机以规定的速率均匀地拉伸试样，并且可自动绘制出拉伸曲线图。同时，需要根据国家标准制备试件，例如按照(GB6397 - 86)规定的尺寸，实验段直径0=10d0=10mm，标距0=100l0=100mm的长比例试件。在试验前，要测定低碳钢试件的直径0d0和标距0l0，试验过程中观察试样受力和变形两者间的相互关系，注意材料的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象，测定试样所代表材料的FS（屈服力）、Fb（Zui大拉力）和ΔΔl（伸长量）等值[4]()[4]()。

伸长率定义与计算

伸长率又叫延伸率，是指材料试样受拉伸载荷折断后，总伸长度同原始长度比值的百分数，用δ表示。对于低碳钢断后伸长率A的测定，是将拉断后的试样的断裂部分在断裂处紧密对接在一起，测出试样断裂后标距间的长度Lμ，然后通过公式0×δ=L0Lμ−L0×（0L0为原始标距）来计算[3]()[3]()。

伸长率的意义

伸长率是衡量低碳钢塑性的重要指标，反映了材料在载荷作用下产生塑性变形而不致破坏的能力。塑性好的低碳钢在拉伸过程中能够产生较大的变形而不断裂，伸长率数值较大。

硬度测试方法

常用测量低碳钢硬度的方法有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HR）和维氏硬度（HV）。

布氏硬度（HB）：布氏硬度计适用范围为450HBS（钢球压头）、650HBW（硬质合金球压头）。符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值，符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间[3]()[3]()。

洛氏硬度（HR）：其测试基于洛氏硬度计，通过测量压入深度的差值来确定硬度值。

维氏硬度（HV）：适用于测量薄板类材料，且HV≈HBS，通过用金刚石正四棱锥体压头在一定载荷下压入被测试样表面，保持规定时间后卸除载荷，测量压痕对角线长度，进而计算出硬度值[3]()[3]()。

硬度与其他性能的关系

低碳钢的硬度与其强度、韧性等性能存在一定的关联。一般来说，硬度较高的低碳钢，其强度也相对较高，但韧性可能会有所降低；而硬度较低的低碳钢，其塑性和韧性较好，但强度相对较低。硬度测试可以帮助评估低碳钢在不同应用场景下的适用性。

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