低碳钢拉伸压缩试验方法详解

要做好低碳钢的拉伸和压缩试验，核心在于理解两者目的和原理的根本差异：拉伸试验用于全面获取材料的强度和塑性指标（如屈服强度、抗拉强度、延伸率），而压缩试验主要用于测定材料在压力下的屈服行为，因为低碳钢受压时不会被压断，无法得到抗压强度。

下面的表格清晰地概括了这两种试验的主要区别，可以帮助你建立整体认识：

试验前的准备工作

充分的准备是试验成功的基础。

设备选择与校准：通常使用电子万能试验机。试验前必须确认设备在计量检定有效期内，并按规程调零。

试样制低碳钢拉伸压缩试验备与测量：

 拉伸试样：应优先使用符合国家标准（如GB/T 228.1）的试样。需用游标卡尺在标距段两端及中间两个垂直方向测量直径，取最小值计算原始横截面积。在标距段刻画等分线，便于后续测量伸长。

 压缩试样：采用短圆柱体。同样需要精确测量两端及中间部位的直径。为保证受力均匀，试样两端面平行度和光洁度要求很高。

安全准备：尤其是铸铁压缩试验时，必须安装防护罩，防止碎块飞溅伤人。

试验步骤与关键操作要点

正确的操作流程和细致的观察至关重要。

低碳钢拉伸试验步骤

1.安装试样与引伸计：先将试样垂直装入上夹头并夹紧，再移动下夹头至合适位置夹紧下端。在标距段安装引伸计以精确测量变形。

2.软件设置与预加载：在计算机软件中输入试样参数，设置合适的加载速度（例如，弹性段用0.5 mm/min）。进行少量预加载（应力不超过比例极限）后卸载，检查设备是否正常。

3.正式试验与观察：

弹性阶段：缓慢匀速加载，观察载荷与变形是否成线性。

屈服阶段：重点观察。当载荷指针停止增长、来回摆动或缓慢下降时，记录下降的最小力值，即为下屈服力。此时试样表面会出现滑移线。

强化与颈缩阶段：屈服后可适当提高加载速度。当载荷达到最大值（抗拉强度对应点）后，试样会出现局部变细的“颈缩"现象，随后断裂。

4.断裂后测量：将断后试样拼合，测量断后标距长度和颈缩处的最小直径，用于计算延伸率和断面收缩率。

低碳钢压缩试验步骤

1.试样端面处理：为减少端部摩擦力对横向膨胀的影响（鼓胀效应），应在试样两端面涂抹润滑剂。

2.对中放置：将试样精确放置在试验机压板的中心位置。

3.加载与观察：以更慢的速度（如0.5-0.8 MPa/s）均匀加载。屈服现象不如拉伸明显，需仔细观察：当载荷指针转动突然变慢、暂停或轻微回摆时，对应的力值即为压缩屈服力。屈服后试样会明显鼓胀，继续加载至鼓形明显即可停止（通常不断裂）。

常见问题与注意事项

拉伸试验常见误差：

试样未夹正：导致受力偏心，过早产生颈缩或断裂。

屈服点判断不准：屈服阶段有时波动不明显，需结合载荷-位移曲线判断。

引伸计摘取时机不当：应在屈服阶段结束后、进入强化阶段前及时摘除，以防损坏。

压缩试验关键点：

端面摩擦影响：这是压缩试验最主要的误差来源，务必做好润滑。

试样高径比：过高易失稳弯曲，过低则摩擦影响过大，应严格控制在1-3之间。

屈服载荷判定：因其不明显，必要时可借助试验机绘制的压缩曲线辅助判断。

总结与建议

为了做好低碳钢的拉伸和压缩试验，你可以重点把握以下三点：

1. 明确目的，区分对待：拉伸是为了获取全面的力学性能“简历"，而压缩主要是为了了解其在压力下的“抗屈服能力"。

2. 细节决定成败：无论是试样尺寸的精确测量、端面的润滑，还是对屈服那一瞬间的捕捉，细心和规范是数据准确的保障。

3. 安全始终第一：尤其是在进行铸铁等脆性材料的压缩试验时，防护措施。