高溫拉伸試驗

高溫拉伸試驗是在室溫以上的高溫下進行的拉伸試驗。高溫拉伸試驗時，除考慮應力和應變外，還要考慮溫度和時間兩個參量。溫度對高溫拉伸性能影響很大，因此對溫度的控制要求很嚴格。試樣一般採用電爐加熱，爐子工作空間要有足夠的均熱帶，用儀表進行自動控制溫度。

基本介紹

• 中文名：高溫拉伸試驗
• 外文名：high-temperature tension test
• 性能指標：抗拉強度、屈服強度等
• 對比：低溫拉伸試驗

基本性質

如果某金屬材料在高溫下工作，而這個溫度還不致於使材料發生蠕變現象，或者雖然該溫度已可能發生蠕變現象，但由於工作時間很短，蠕變現象並沒有起決定性的作用。在以上兩種情況下，高溫下短時拉力所測得的性能就成為衡量材料力學性能的重要指標。有時為了確定熱加工的工藝，也需要測定材料在熱加工溫度下的短時拉伸性能力。

高溫拉伸試樣為了保證軸向加力和減小夾頭尺寸便於安裝引伸計。圓柱形試樣頭部應採用螺紋聯接；平板狀試樣頭部應採用銷釘聯接。高溫引伸計通常有三個部分，即與試樣凸肩相連的夾持部分、將試樣變形傳到爐外的引伸桿和在爐外進行變形測量的變換器。

變數控制

高溫拉伸試驗時，試樣施力的時問，即拉伸速度對拉伸性能有顯著影響。為此，高溫拉伸試驗時必須將試樣的拉伸速度控制在規定範圍內。在國家標準中規定，測定非比例抗拉強度和屈服強度時，屈服期間試樣標距內應變速率應在（0.001~0.005）/min範圍內，儘量保持某個恆定值。在不能控制應變速率的情況下應調節應力速率，使在彈性範圍內應變速率保持於0.003/min之內，但應力速率不應超過300MPa/min。仲裁試驗採用中間應變速率。屈服後或不測規定非比例拉伸強度和屈服強度時，應變速率在（0.02～0.20)/min之間保持恆定。

通常採用熱電偶作為溫度感測器檢測試樣溫度。熱電偶的熱端用石棉繩捆綁緊貼試樣工作表面。冷端引出爐外而置於冰水中或零點補償裝置內，其溫度偏差不應超過±0.5攝氏度。高溫拉伸試驗時溫度測量儀器的精度不應低於0.1級，溫度記錄儀的精度不應低於0.5%。

試驗分析

金屬材料的高溫拉伸試驗所規定的性能指標與常溫拉伸試驗時基本相同，但一般是測定抗拉強度、屈服強度、斷後伸長率和斷面收縮率四大性能指標。由於做高溫短時拉伸試驗時，負荷持續時間的長短，對拉伸性能有顯著影響。快速拉斷短時高溫拉伸試樣時，抗拉強度值明顯提高。如下圖：

負荷持續時間影響

屈服點或規定非比例伸長應力的情況也類似。因此國家標準中對高溫短時拉伸試驗時的拉伸速度作了嚴格限制。試樣的最大允許應變速度只及常溫拉伸試驗時的1/20。通常估計，做一次拉伸試驗，其負荷持續的時間不應小於15~20min。這在試驗時必須嚴加注意的。

高溫下短時拉伸試驗幾大指標的測定方法與常溫下的測定方法基本類同。隨溫度的變化，四大指標的變化趨勢如圖所示：

低合金鋼的力學性能隨試驗溫度的變化

從圖中看出，低合金鋼約在200~300℃出現抗拉強度的高峰，相應地，塑性指標δ和ψ也在同一溫度區域出現一個低谷。這與材料在這個區域發生藍脆現象有關。隨著合金元素的提高，這個峰值將會右移，發生在溫度更高的區域。

相關擴展

低溫拉伸試驗是在室溫以下的低溫下進行的拉伸試驗。低溫拉伸試驗時，試樣及上、下夾頭均浸入充滿氣態或液態製冷劑的低溫拉伸槽中，也可採用細孔噴射製冷法使試樣冷卻。試驗時試樣應在相應的冷卻溫度下保持足夠長的時間，使用液體冷卻介質時，保持時間應不少於5min；採用氣體冷卻介質時，保持時間應不少於15min。測量低溫介質溫度通常採用低溫溫度計、低溫熱電偶及相關的自動記錄指示儀。

低溫拉仲試驗時的製冷劑通常有冰、固體二氧化碳（乾冰）、液氮、液氦、液氫等，調溫劑通常採用氯化鈉、氯化鈣、氯化按、乙醇、三氯甲烷、石油醚等。