機械性質
拉伸試驗(tensile test)
拉伸試驗是單一一個實驗,卻能給工程師關於材料強度與延展性所需的大部分資訊。一根精密加工的棒(試片)兩端被機器夾住,機器緩緩把它拉開,同時不斷記錄兩件事:拉得多用力(力)與棒伸長了多少(伸長量)。它相當於材料版的全身健康檢查。
試片有粗的螺牙端或肩部供夾持,中段則細而均勻,這段叫標距段,所有變化都發生在這裡;變形以標記的標距長度、用夾式伸長計量測。力除以原始面積得應力,伸長量除以原始標距長度得應變,於是原始的力-伸長量紀錄就變成一條與試片確切尺寸無關的應力應變曲線。從這一條曲線你就能讀出彈性模數(初始斜率)、降伏強度、抗拉強度(峰值)與延性(斷裂前拉伸了多遠)。
ASTM E8 與 ISO 6892 等標準固定了試片形狀與拉伸速度,讓不同實驗室的結果能互相比較。要誠實面對的限制:它量的是室溫下緩慢、單向拉伸的行為——對衝擊、疲勞、高溫或擠壓幾乎沒有著墨。而且因為脆性試片斷裂時是由材料最嚴重的瑕疵決定,拉伸結果會逐棒散布,這也是為什麼要測好幾根並套上安全係數。
一根標距處寬 12.5 mm 的鋼製啞鈴狀試片,以每分鐘幾毫米的速度被拉;機器畫出力對伸長量的圖,除以面積與標距長度後,就直接變成那種鋼熟悉的應力應變曲線。
一次緩慢的拉伸就同時給出模數、降伏、抗拉強度與延性。
拉伸試驗只描述緩慢、室溫、單向的載重。它無法預測衝擊、疲勞或高溫行為——那些需要各自專屬的試驗。
又称
另见