一、高温拉伸试验的意义
评估材料在高温环境下的抗拉性能,对于在高温下服役的零部件(如航空发动机部件、热交换器管道、锅炉部件等)设计和选材非常重要。
研究材料在高温下的力学行为和变形机制,了解温度对材料强度、塑性、韧性等指标的影响规律。
为制定合理的热加工工艺(如锻造、热轧等)提供基础数据。
二、试验设备和条件
试验机
要求试验机有足够的加载能力和精度,能在高温环境下稳定工作。
通常为电液伺服试验机或电子试验机等。
加热装置
常见的有电阻炉(箱式炉、井式炉等)、感应加热装置等。
温度范围:不同设备能达到的温度上限不同,一般从几百度到一千多度甚至更高。
温度均匀性和稳定性:加热区应保证温度偏差在规定范围内(如±3℃等,取决于试验标准和材料温度要求)。
温度测量系统
热电偶是常用的温度传感器,其热端与试样表面良好接触。
温度测量仪器精度通常不应低于 0.1 级,温度记录仪精度不低于0.5%。
引伸计(测量变形装置)
有接触式引伸计(如高温电阻应变片式等)和非接触式引伸计(如光学引伸计等)。
引伸计标距应不小于10mm,并置于试样平行长度的中间部位。
试样
形状:一般有圆柱形试样(头部常采用螺纹连接)和平板状试样(头部采用销钉联接)。
尺寸:根据试验标准和材料类型等确定。
表面状态:通常需要进行必要的表面处理,去除氧化皮、油污等。
三、试验步骤(一般流程)
试样制备和安装
按要求加工试样并处理表面。
将试样安装在试验机夹具上,确保连接紧固和试样对中。
升温
启动加热装置,按设定的升温速率将试样加热到规定温度,并保持足够时间(如 10 - 15分钟以上)使温度均匀稳定。
设定试验参数
如拉伸速度(应变率应符合标准要求,例如测定非比例抗拉强度和屈服强度时,应变速率在0.001 - 0.005/min )。
开始试验
试验机开始拉伸试样,记录力 - 位移(或应变)、温度等数据。
试验结束
试样断裂后停止试验,记录Zui大拉力等数据。
结果分析
计算抗拉强度、屈服强度(若有)、断后伸长率、断面收缩率等指标。
分析温度 - 力学性能曲线等。
四、试验标准
常见的标准有GB/T 228.2 - 2015《金属材料拉伸试验第2部分:高温试验方法》、ASTM E21 等。
五、影响高温拉伸试验结果的因素
温度因素
温度的准确性和均匀性。
温度变化速率。
应变速率
对强度和塑性指标有显著影响。
试样因素
试样加工精度和表面质量。
试样的夹持效果。
环境因素
如高温环境下的氧化等。
设备因素
试验机的精度和稳定性。
引伸计的精度和稳定性以及是否受高温影响。