拉伸试验（Tensile Test）是金属材料力学性能测试中最基本、最重要的一项。它通过对标准试样施加轴向拉力，直至拉断，从而测定材料的一系列强度和塑性指标。这些数据是工程设计、材料选型、有限元分析（FEA）和质量验收的根本依据，被称为材料的“力学身份证”。
拉伸试验的概念与原理
拉伸试验是指在规定的温度、湿度和速度条件下，对标准试样施加静拉力，直至试样断裂，通过记录拉力与伸长量的关系曲线（即应力-应变曲线），测定材料力学性能的方法。
典型的金属拉伸过程包含四个阶段：
- 弹性阶段： 应力与应变成正比（胡克定律），去除外力后试样能完全恢复原状。
- 屈服阶段： 应力不再增加或波动，但应变急剧增加，材料开始产生永久变形（塑性变形）。
- 强化阶段： 材料经过屈服后，内部组织发生重排（加工硬化），抵抗变形的能力重新提高，直至达到最大力。
- 颈缩与断裂阶段： 试样局部截面急剧缩小（颈缩），承载能力下降，最终断裂。
四大核心指标
通过拉伸试验，我们主要获得以下四个关键参数：
- 抗拉强度 (Rm)： 材料在断裂前承受的最大应力（最大力/原始横截面积）。它代表了材料的极限承载能力。
- 屈服强度 (ReL/Rp0.2)： 材料开始产生明显塑性变形时的应力。
- 上/下屈服强度 (ReH/ReL)： 适用于有明显屈服点（物理屈服）的材料，如低碳钢。
- 规定塑性延伸强度 (Rp0.2)： 适用于无明显屈服点（连续屈服）的材料，如铝合金、不锈钢、高强钢。规定以产生0.2%残余伸长时的应力作为屈服强度。
- 断后伸长率 (A)： 试样拉断后的标距伸长量与原始标距的百分比。它是反映材料塑性的重要指标。
- 断面收缩率 (Z)： 试样拉断处横截面积的收缩量与原始横截面积的百分比。Z值越高，材料在变形过程中承受局部变形的能力越强。
适用范围
几乎所有金属材料及其制品都需要做拉伸测试：
- 原材料： 棒材、板材、管材、型材、线材。
- 紧固件： 螺栓、螺柱、螺钉（需做实物拉伸或楔负载试验，考核头杆结合强度）。
- 焊接接头： 测定焊缝及热影响区的抗拉强度，验证焊接工艺。
- 铸件/锻件： 通过随炉试棒检测本体性能。
主要检测标准
- GB/T 228.1-2021 金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法（中国通用标准，对应ISO 6892-1）。
- GB/T 228.2-2015 金属材料 拉伸试验 第2部分：高温试验方法（最高可达1000℃以上）。
- ASTM E8/E8M Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials（美标，广泛用于航空航天及核电）。
- ISO 6892-1 Metallic materials – Tensile testing – Part 1: Method of test at room temperature。
- JIS Z 2241 金属材料拉伸试验方法（日本标准）。
检测流程
步骤一：制样。根据产品形状（板、棒、管），加工成哑铃型标准试样（矩形或圆形横截面）。对于细丝或全截面螺栓，可直接测试。
步骤二：打点/标记。在试样平行长度上标出原始标距（Lo），通常为直径的5倍（5d）或10倍（10d）。
步骤三：装夹与设置。将试样垂直夹持在电子万能试验机上下夹头中，安装引伸计（用于精确测量Rp0.2）。
步骤四：加载。按标准设定试验速率（方法A-应变速率控制 或 方法B-应力速率控制），启动试验。
步骤五：分析。软件自动采集数据并绘制曲线，计算Rm, Rp0.2, A, Z等指标。
结果分析与案例
典型案例： 某汽车零部件厂采购了一批6061-T6铝合金板，要求Rp0.2≥240MPa。初次测试结果仅为210MPa，判定不合格。经查，是由于时效处理工艺温度偏低导致析出强化不足。调整热处理工艺后，Rp0.2提升至265MPa，满足设计要求。
数据一致性： 拉伸结果受试样加工质量（表面粗糙度）、同轴度及加载速率影响较大。特别是Rp0.2的测定，必须使用高精度引伸计（等级不低于0.5级），否则误差巨大。
常见问题（FAQ）
Q：什么是Rp0.2？为什么它这么重要？
A：很多高性能金属（如铝合金、不锈钢、钛合金）没有明显的屈服平台。为了工程设计的统一性，人为规定产生0.2%塑性变形时的应力作为“屈服强度”。它是结构设计中最常用的安全极限指标。
Q：拉伸速度快慢有影响吗？
A：有显著影响。拉伸速度越快，测得的屈服强度通常会偏高（应变速率强化效应）。因此，新版GB/T 228.1强烈推荐使用“应变速率控制（方法A）”，以消除人为操作对数据的影响。
Q：试样断在标距外怎么办？
A：如果断裂位置距离标距端点小于1/3 Lo，且伸长率不合格，则该结果无效，必须重做。如果伸长率已经合格，则结果有效。
总结
拉伸试验提供了材料最基础的力学性能数据。准确的拉伸数据不仅关乎产品合格与否，更直接影响结构的安全系数设定和轻量化设计。
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