对于铸铁发动机缸体、轴承滚珠或建筑承重柱而言，它们终其一生都在承受巨大的压力。如果材料抗压能力不足，就会发生压溃或崩裂，导致设备瘫痪甚至建筑坍塌。压缩试验正是为了模拟这种受力工况，专为评估材料在静压力下的“骨气”而生。特别是对于那些“硬而脆”的材料，拉伸测试往往无能为力，压缩试验才是检验其真实性能的试金石。
压缩试验的概念与原理
压缩试验（Compression Test）是指测定材料在静压力作用下力学性能的一种试验方法。与拉伸试验相反，它主要考核材料抵抗压溃或压缩变形的能力。对于铸铁、硬质合金、陶瓷、混凝土等脆性材料，以及轴承钢、弹簧钢等在服役中主要承受压力的构件，压缩试验的数据比拉伸数据更具实际指导意义。
压缩试验通常在万能试验机上进行。将圆柱形或棱柱形试样放置在两个平行压板之间，施加轴向压力，直至试样破裂、屈服或被压扁至规定程度。
金属材料在压缩过程中的行为与拉伸有显著不同：
- 塑性材料（如低碳钢、铜）： 在压缩时不会断裂，只会发生“鼓肚”（Barrelling）变形，最终被压成圆饼。因此，塑性材料通常只测定屈服强度，不测抗压强度。
- 脆性材料（如灰铸铁）： 在压缩时变形很小，最终沿与轴线成45°方向发生剪切断裂。抗压强度是其核心指标。
核心检测指标
- 抗压强度 (Rmc)： 脆性材料在压至断裂前所能承受的最大压应力。
- 压缩屈服强度 (ReH/ReL)： 材料在压缩过程中发生屈服时的应力。对于无明显屈服点的材料，测定规定塑性压缩强度（Rp0.2）。
- 压缩弹性模量 (Ec)： 压缩应力-应变曲线弹性段的斜率，反映材料抵抗弹性变形的刚度。
试样与设备要求
压缩试验对试样的几何尺寸和加工精度要求极高，以防止“失稳”（Buckling）和摩擦影响：
- 高径比 (Ho/Do)：
- 测定强度和塑性时，Ho/Do 通常取 1.0 – 3.0。太高容易弯曲失稳，太低则端面摩擦效应显著。
- 测定弹性模量时，Ho/Do 建议取 3.0 – 10.0，以保证标距内有均匀的应力分布。
- 端面平行度： 试样两端面必须严格平行（平面度公差通常要求<0.01mm），且与轴线垂直，否则会产生偏心载荷，导致结果严重失真。
- 润滑： 试验时通常在试样端面涂抹石墨或二硫化钼，以减少端面摩擦引起的“鼓肚”效应，使应力状态更接近单向压缩。
适用范围
- 铸铁件： 发动机缸体、机床床身等，抗压强度是其最重要的力学指标。
- 轴承材料： 滚珠、滚柱在工作时承受极大的接触压应力。
- 管材环刚度： 测定大口径管道抵抗径向变形的能力（属于径向压缩）。
- 烧结金属/粉末冶金： 由于内部有孔隙，压缩性能是评价其致密度的关键。
主要检测标准
- GB/T 7314-2017 金属材料 室温压缩试验方法。
- ASTM E9 Standard Test Methods of Compression Testing of Metallic Materials at Room Temperature。
- ISO 13314 金属多孔材料 压缩试验（针对泡沫金属）。
检测流程
步骤：制样。加工圆柱形试样，严格保证两端面平行度（0.01mm以内）及垂直度。
步骤：润滑。在试样上下端面涂抹二硫化钼或石墨润滑脂，以减少摩擦效应。
步骤：对中。将试样放置在试验机压板中心，确保载荷轴线与试样轴线重合。
步骤：加载。按标准规定的速率（通常为应力速率或应变速率）均匀施加压力。
步骤：记录。记录力-位移曲线，直至试样断裂或被压缩至规定高度，计算抗压强度。
结果分析与案例
失效模式：
- 纵向开裂： 通常见于脆性极大或存在内部纵向缺陷的材料。
- 剪切断裂（45°）： 典型的脆性断裂模式（如铸铁），说明材料受剪应力控制。
- 鼓肚变形： 典型的塑性变形，说明材料韧性好，但端面摩擦较大。
典型案例： 某灰铸铁HT250试棒进行压缩测试，抗压强度仅为600MPa，低于标准值（通常>800MPa）。断口观察发现石墨片粗大且连通，严重割裂了基体。结论为孕育处理不当，需调整铁水成分。
常见问题（FAQ）
Q：为什么塑性材料一般不做抗压强度？
A：因为塑性材料在压缩时只会越压越扁，面积越来越大，理论上可以承受无限大的力，不会发生物理断裂。因此“抗压强度”对塑性材料没有明确的物理意义，工程上主要关注其压缩屈服强度。
Q：压缩弹性模量和拉伸弹性模量一样吗？
A：理论上对于各向同性材料，两者是一样的。但在实际测试中，由于压缩试验容易受端面摩擦和偏心影响，测得的模量往往比拉伸模量略高或波动更大。
总结
压缩试验虽然不如拉伸试验普及，但在特定材料（铸铁、陶瓷）和特定工况（承压构件）下，它是不可替代的评估手段。
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