抗拉强度和屈服强度检测机构 检验原理设备

在材料力学性能检测领域，抗拉强度和屈服强度是评估材料抵抗外力作用能力的关键指标，广泛应用于金属、塑料、复合材料等多种材料的质量控制、产品设计及安全评估环节。准确掌握这两项指标的检测方法，对于保障材料及制品的可靠性和安全性具有重要意义。

抗拉强度与屈服强度的定义及意义

（一）抗拉强度

抗拉强度，又称强度极限，是指材料在拉伸过程中所能承受的Zui大拉应力。当材料达到这一应力值时，会发生断裂或出现明显的塑性变形失效。它反映了材料抵抗断裂的能力，是材料设计和选材时的重要依据之一。例如，在建筑用钢材的选择中，抗拉强度需满足特定建筑结构的承重要求，以确保建筑物在遭遇外力（如地震、强风）时不易发生断裂坍塌。

（二）屈服强度

屈服强度是指材料在拉伸过程中，当应力达到某一数值后，应力不再增加或略有下降，但应变却持续增加的现象对应的应力值。它标志着材料从弹性变形阶段进入塑性变形阶段的临界点。屈服强度的大小直接关系到材料在使用过程中是否会产生过量的塑性变形，影响产品的尺寸稳定性和使用性能。以汽车零部件为例，若零部件所用材料的屈服强度过低，在长期使用过程中可能因受力而发生塑性变形，导致零部件失效，影响汽车的正常运行和行车安全。

检测原理

抗拉强度和屈服强度检测基于材料的拉伸试验原理，通过对标准试样施加轴向拉力，记录试样在受力过程中的应力 - 应变曲线，进而从曲线上确定屈服强度和抗拉强度。在拉伸试验中，随着拉力的逐渐增加，试样先经历弹性变形阶段，此时应力与应变成正比，当外力去除后试样可恢复原状；当拉力达到一定值时，试样进入屈服阶段，出现屈服现象；继续增加拉力，试样进入强化阶段，直至达到Zui大拉力，随后试样开始颈缩并Zui终断裂。在应力 - 应变曲线上，屈服强度对应屈服点的应力值，抗拉强度则对应曲线上的Zui大应力值。

主要检测设备

（一）万 能材料试验机

这是检测抗拉强度和屈服强度的核心设备，能够提供轴向拉力，并实时测量试样的拉力和变形量。万 能材料试验机通常配备高精度的力传感器和位移传感器，其测量范围可根据不同材料的需求进行调整，适用于金属、非金属等多种材料的拉伸试验。

（二）引伸计

引伸计用于测量试样在拉伸过程中的伸长量，分为接触式引伸计和非接触式引伸计。接触式引伸计通过与试样表面接触来获取变形数据，精度较高，适用于大多数材料的试验；非接触式引伸计（如激光引伸计）则利用激光技术测量试样的变形，避免了与试样的接触，适用于对表面敏感或易损坏的试样检测。

（三）试样加工设备

为保证试验结果的准确性和可比性，需要将待检测材料加工成标准试样，常用的试样加工设备包括车床、铣床、磨床等。这些设备能够按照相关标准（如 GB/T 228.1 - 2021《金属材料 拉伸试验 第 1 部分：室温试验方法》）加工出具有特定尺寸和形状的试样，如圆形截面试样、矩形截面试样等。

详细检测步骤

（一）试样准备

1. 取样：从待检测材料的代表性部位截取试样，取样位置和方法应符合相关标准规定，以确保试样能够反映材料的整体性能。对于金属材料，通常在材料的横向或纵向截取试样；对于塑料等非金属材料，需根据材料的成型方式和使用要求确定取样方向。

2. 试样加工：使用试样加工设备将截取的材料加工成标准试样，加工过程中应避免试样表面产生损伤、划痕或过热现象，以免影响试验结果。加工完成后，需对试样的尺寸进行测量，确保试样的直径、长度、宽度等尺寸符合标准要求，测量精度应满足试验标准的规定。

3. 试样标记：对加工好的试样进行编号和标记，以便在试验过程中进行识别和记录。记录试样的相关信息，如材料名称、牌号、规格、热处理状态等。

（二）设备调试

1. 万 能材料试验机调试：将万 能材料试验机接通电源，开启设备，进行预热。检查设备的力传感器、位移传感器是否正常工作，校准设备的力值和位移测量系统，确保设备的测量精度符合试验要求。根据试样的材料特性和预估的抗拉强度、屈服强度，设置试验机的加载速度，加载速度应符合相关标准规定，一般对于金属材料，加载速度在弹性阶段和屈服阶段有所不同，弹性阶段加载速度较快，屈服阶段加载速度较慢，以准确捕捉屈服点。

2. 引伸计安装与调试：根据试样的尺寸和形状，选择合适的引伸计，并将其安装在试样的标距段上。安装时应确保引伸计与试样表面紧密接触，且受力方向与试样的拉伸方向一致。安装完成后，对引伸计进行调试和校准，检查引伸计的零点和测量精度，确保其能够准确测量试样的伸长量。

（三）试验过程

1. 装夹试样：将调试好的试样安装在万 能材料试验机的上、下夹头中，确保试样的轴线与试验机的加载轴线重合，避免试样在拉伸过程中受到附加弯矩的作用。夹紧试样时，力度要适中，既要防止试样在试验过程中打滑，又要避免因夹紧力过大而损伤试样。

2. 开始试验：启动万 能材料试验机，按照设定的加载速度对试样施加轴向拉力。在试验过程中，实时记录试样的拉力值和对应的伸长量，试验机通常会自动绘制应力 - 应变曲线。当试样进入屈服阶段时，密切观察应力 - 应变曲线的变化，记录屈服点的应力值（屈服强度）。继续加载，直至试样达到Zui大拉力后开始颈缩并断裂，记录此时的Zui大应力值（抗拉强度）。

3. 试验结束：试样断裂后，停止试验机，卸载拉力，取下断裂后的试样。观察试样的断口形貌，记录断口的特征（如脆性断裂、韧性断裂等），断口形貌分析可为材料的性能评估和失效分析提供参考。

（四）数据记录与处理

1. 数据记录：试验过程中，准确记录以下数据：试样编号、材料信息、试样尺寸（标距长度、横截面面积）、屈服强度、抗拉强度、断裂伸长率（试样断裂后的伸长量与标距长度的比值）、断口特征等。保存应力 - 应变曲线图谱，以便后续分析和查阅。

2. 数据处理：根据记录的试验数据，按照相关标准规定的公式计算屈服强度和抗拉强度。对于屈服强度，若材料具有明显的屈服平台，直接读取屈服平台对应的应力值；若材料没有明显的屈服平台，则采用规定非比例伸长应力（如 Rp0.2）作为屈服强度，即当试样的非比例伸长率达到 0.2% 时对应的应力值。抗拉强度则通过Zui大拉力值除以试样的原始横截面面积计算得出。在数据处理过程中，需对测量数据进行误差分析，判断试验结果的准确性和可靠性。若发现试验数据存在异常（如数据离散度过大、与预期结果偏差较大），应分析原因，必要时重新进行试验。