材料拉伸强度试验执行国家标准的具体检测流程

材料拉伸强度试验是评估材料力学性能的核心项目，直接反映材料抵抗拉伸破坏的能力，广泛应用于金属、塑料、橡胶等领域的质量控制与研发。执行国家标准（如GB/T 228.1-2010《金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法》、GB/T 1040.1-2018《塑料 拉伸性能的测定 第1部分：总则》）是确保试验结果准确性、可比性的关键。本文基于主流国标，详细拆解从试样制备到结果计算的全流程操作要点，为实验室规范开展试验提供参考。

试样的制备与要求

国家标准对试样的形状、尺寸、数量有明确规定。金属材料常用哑铃型或矩形试样（如GB/T 228.1中的R1型、R2型），塑料则分为1A型（长150mm、宽19mm）、1B型（长115mm、宽12.7mm）等；试样尺寸公差需严格控制，比如金属试样标距段直径公差±0.02mm，塑料试样厚度公差±0.05mm。

制备过程需避免影响材料性能：机械加工时采用锋利刀具，降低切削温度（防止材料过热软化），加工后用砂纸去除毛刺；手工制备的塑料试样需用冲床冲切，避免撕裂或拉伸变形。试样表面需无划痕、裂纹、油污，否则会成为应力集中点，导致试验结果偏低。

平行样数量通常不少于3个（国标要求“至少3个有效试样”），若试验结果离散性大（相对标准偏差超过5%），需增加试样数量重新试验。

试验设备与环境条件

试验设备需满足国标精度要求：万能材料试验机的力值精度不低于1级（GB/T 16491），配备合适的夹头——金属用楔形夹头（防止试样打滑），塑料/橡胶用平夹头（避免夹伤试样）；引伸计用于测量标距内的伸长量，精度需符合GB/T 12160（误差≤±0.5%）。

环境条件直接影响试验结果：室温试验要求温度23±2℃（金属）或23±5℃（塑料），相对湿度45%~55%；橡胶材料需在23±2℃、湿度50±5%的环境中放置24小时后再试验（GB/T 528-2009）。试验场地需避免振动、阳光直射、气流干扰（如空调直吹），防止设备漂移或试样温度变化。

试样的尺寸测量

尺寸测量是计算拉伸强度的基础，需用高精度工具：金属试样的直径用千分尺（精度0.01mm）测量，塑料试样的宽度、厚度用游标卡尺（精度0.02mm）；不规则截面（如纤维材料）需用截面积测量仪（如排水法）计算A0。

测量位置需覆盖标距段：金属试样在标距段的两端和中间各测2次垂直方向的直径，取平均值计算原始横截面积（A0=πd²/4）；塑料试样在标距段的3个位置测量宽度和厚度，取平均值计算A0（A0=宽度×厚度）。

测量前需清洁试样表面（用酒精棉擦拭），避免油污或灰尘影响测量精度；测量数据需直接记录在原始记录表上，不得涂改。

设备的校准与调试

设备需定期校准：试验机的力值、位移、引伸计每12个月校准1次，校准机构需具备CNAS资质（中国合格评定国家认可委员会）；校准报告需包含校准日期、校准值、不确定度等信息，未校准或校准过期的设备不得使用。

试验前需调试设备：开机预热30分钟（电子试验机）或检查液压油位（液压试验机），确保系统稳定；调整夹头平行度（用水平仪测量），保证试样受力轴向（偏载会导致结果偏低10%~20%）；在试验软件中输入试样参数（编号、材料类型、L0、A0），设置加载速率（需与国标一致）。

试样的装夹与定位

装夹时需对准中心：将试样一端放入下夹头，调整位置使试样轴线与夹头中心线重合，再夹紧上夹头；金属试样装夹力适中（以试样不打滑为准），避免夹伤试样表面（夹伤会导致断裂位置异常）；塑料/橡胶试样可在夹头处垫1~2层纱布，增加摩擦力，防止试样滑移。

引伸计的安装需准确：将引伸计的两个刀口对准试样标距线，轻轻夹紧（避免压迫试样）；引伸计的标距需与试样标距一致（如金属试样L0=50mm，引伸计标距也为50mm），否则会导致伸长量测量误差。

试验加载与过程控制

加载速率需严格遵循国标：金属材料弹性阶段加载速率为2~20MPa/s（根据材料强度调整，高强度钢用较高速率），塑性阶段为0.005~0.5mm/mm/min（保持恒定应变速率）；塑料材料加载速率为1~500mm/min（如1A型塑料用50mm/min）。

加载过程需全程监控：启动试验机后，观察试样变形——弹性变形阶段（力与位移成正比）、屈服阶段（金属材料出现塑性变形，力值波动）、塑性变形阶段（试样颈缩，力值达到最大值后下降）、断裂阶段（试样断开，试验机自动停机）。

试验中禁止调整设备参数或触碰试样：若发现试样打滑、夹头松动，需立即停止试验，检查装夹后重新开始；若试样未按预期变形（如突然断裂），需记录异常情况，分析原因（如试样存在内部缺陷）。

数据采集与记录

数据采集需完整：试验软件自动记录力-位移曲线、最大力（Fm）、标距伸长量（ΔL）、断裂位置；手工记录时需填写原始记录表，内容包括试样编号、L0、A0、Fm、试验温度、湿度、操作人员。

断裂位置需符合要求：金属试样断裂需在标距内（距离标距端≥2倍直径），否则结果无效；若断裂在标距外，需检查装夹是否偏载或试样表面有缺陷，重新制备试样试验；塑料试样断裂位置若在夹头附近（距离夹头≤10mm），需调整夹头位置后重新试验。

试样外观需记录：金属试样是否有颈缩（塑性材料的特征），塑料试样是否有银纹（脆性断裂的特征），橡胶试样是否有撕裂（影响延伸率结果）。

结果计算与修约

拉伸强度（抗拉强度Rm）的计算公式为：Rm=Fm/A0（单位：MPa），其中Fm是试验过程中的最大力（N），A0是试样原始横截面积（mm²）。计算时需用原始测量的A0，不得用断裂后的截面积（断裂后截面积会缩小，导致结果偏高）。

平行样结果需统计：取3个有效试样的Rm平均值作为最终结果，若某试样结果与平均值偏差超过10%，需剔除该试样（说明试样制备或试验过程存在问题），用剩余试样重新计算平均值。

数值修约需遵循GB/T 8170：金属材料Rm修约到1MPa（如523.4MPa修约为523MPa），塑料材料修约到0.1MPa（如32.67MPa修约为32.7MPa）；修约后的结果需保留与试验精度匹配的有效数字（如千分尺测量的A0保留4位有效数字，Rm保留3位）。