304不锈钢牌号拉伸试验测试

304 不锈钢是一种广泛应用的奥氏体不锈钢，具有良好的耐腐蚀性、塑性和焊接性，其拉伸试验是评估材料力学性能（如抗拉强度、屈服强度、伸长率等）的关键手段，对于确保材料在工程应用中的可靠性至关重要。以下从试验依据、试样制备、试验步骤、结果计算及注意事项等方面详细介绍：

一、试验依据与核心指标

1. 参考标准

304 不锈钢拉伸试验需遵循国际或国内标准，常见的包括：

GB/T 228.1-2021（金属材料 拉伸试验 第 1 部分：室温试验方法）

ASTM E8/E8M-23（金属材料拉伸试验标准试验方法）

ISO 6892-1:2019（金属材料 拉伸试验 第 1 部分：室温试验方法）

这些标准对试验设备、试样形状、加载速率、结果计算等均有明确规定。

2. 核心检测指标

拉伸试验主要测定 304 不锈钢的以下力学性能指标：

屈服强度（Rel/Rp₀.₂）：材料开始产生塑性变形时的应力（对于无明显屈服现象的奥氏体不锈钢，通常采用规定非比例延伸强度 Rp₀.₂，即塑性应变达到 0.2% 时的应力）。

抗拉强度（Rm）：材料能承受的最大拉应力。

断后伸长率（A）：试样拉断后标距段的伸长量与原始标距的百分比，反映材料的塑性。

断面收缩率（Z）：试样拉断后横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比，也是塑性指标之一。

二、试样制备

304 不锈钢拉伸试样的形状和尺寸需根据材料形态（板材、棒材、管材等）及标准要求设计，常见的有比例试样（标距与横截面积存在固定比例，如 GB/T 228.1 中规定的 “短比例试样” 标距\(L_0=5d_0\)，“长比例试样”\(L_0=10d_0\)，\(d_0\)为原始直径）和非比例试样（标距固定，如 50mm）。

1. 制备步骤

取样：试样应从具有代表性的材料上截取，取样方向需符合要求（如板材通常取纵向，即轧制方向），避免在材料缺陷（如裂纹、夹杂）处取样。

加工：试样表面需光滑，无划痕、毛刺或加工硬化层（可通过铣削、磨削等方式加工），标距段（测量伸长的部分）应保持均匀截面，过渡圆弧需平滑（避免应力集中导致提前断裂）。

板材试样：若厚度≤3mm，可采用全厚度试样；厚度 > 3mm 时，可加工成扁平试样（平行段宽度通常为 10mm）。

棒材 / 线材试样：加工成圆形截面试样，直径根据材料尺寸选择（如 6mm、10mm）。

标记标距：在试样标距段两端用标记笔或刻线机标记原始标距\(L_0\)（需精确测量，误差≤0.5%），对于圆形试样，同时测量标距段两端及中间 3 处的直径，取平均值作为原始直径\(d_0\)；扁平试样则测量原始宽度\(b_0\)和厚度\(a_0\)，计算原始横截面积\(S_0 = b_0 \times a_0\)。

三、试验设备与环境

主要设备：

万能材料试验机（需符合标准精度等级，通常为 1 级），能精确施加拉力并记录力 - 位移曲线。

引伸计：用于测量试样标距段的微小伸长（精度需满足标准要求，如测量屈服强度时分辨率≥0.001mm/mm），对于 304 不锈钢等塑性材料，需使用可自动跟踪的引伸计。

量具：游标卡尺（精度 0.02mm）、千分尺（精度 0.01mm），用于测量试样原始尺寸和断后尺寸。

环境要求：试验需在室温（10~35℃，GB/T 228.1 规定）下进行，避免振动、电磁干扰等影响设备精度。

四、试验步骤

设备校准与调试：试验前需检查试验机零点、力值精度，校准引伸计（确保测量伸长量准确），根据试样预估强度选择合适的力传感器量程。

装夹试样：将试样两端夹在试验机的上、下夹头中，确保试样轴线与拉力方向一致（避免偏心受力导致试验结果偏差），对于扁平试样，夹头应与试样宽度匹配，防止试样打滑或局部变形。

安装引伸计：在试样标距段安装引伸计，确保其与试样紧密接触但不施加额外力，设定引伸计标距与试样原始标距\(L_0\)一致。

施加拉力：

弹性阶段：以缓慢的速率加载（通常为 2~20MPa/s），直至接近屈服点。

屈服阶段：对于 304 不锈钢（无明显屈服平台），需通过引伸计记录应力 - 应变曲线，确定 Rp₀.₂（规定非比例延伸强度）。

强化与断裂阶段：继续加载至试样断裂，记录最大拉力\(F_m\)，断裂瞬间自动停机。

试样处理：断裂后取下试样，若试样断裂在标距外或距离夹头过近（影响结果有效性），需重新取样试验；对于需测量断后伸长率的试样，将断裂的两部分对齐（尽量贴合），测量断后标距\(L_u\)。

五、结果计算与表示

1. 核心指标计算

规定非比例延伸强度（Rp₀.₂）：根据应力 - 应变曲线，找到对应塑性应变为 0.2% 时的应力，公式为：\(Rp_{0.2} = \frac{F_{p0.2}}{S_0}\)其中，\(F_{p0.2}\)为对应 0.2% 塑性应变的拉力，\(S_0\)为原始横截面积。

抗拉强度（Rm）：\(Rm = \frac{F_m}{S_0}\)其中，\(F_m\)为最大拉力。

断后伸长率（A）：\(A = \frac{L_u - L_0}{L_0} \times 100\%\)

断面收缩率（Z）：\(Z = \frac{S_0 - S_u}{S_0} \times 100\%\)其中，\(S_u\)为试样断裂处的最小横截面积。

2. 304 不锈钢典型性能范围

根据标准（如 GB/T 3280-2015《不锈钢冷轧钢板和钢带》），304 不锈钢的典型拉伸性能为：

Rp₀.₂ ≥ 205MPa

Rm ≥ 520MPa

断后伸长率（A）≥ 40%（板材，厚度≤3mm）