图 10：测定Rm的图解法
（五） 塑性性能指标
塑性性能指标主要是“断后延伸率A”和“断后收缩率Z”。对某些金属材料（如冲压用钢板），往往还需要测定“屈服点伸长率Ae”、“最大试验力下的总伸长率Agt”及“最大试验力下的非比例伸长率Ag”。这些指标的定义如下：
断后伸长率A 试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比。
图 11：伸长率的定义及图解测量法
a) 屈服点伸长率 b) 最大试验力下的总伸长率和非比例伸长率
屈服点伸长率Ae 试样从开始屈服至屈服阶段结束（加工硬化开始）之间标距的伸长OF（见图11－a）与原始标距的百分比。
最大试验力下的非比例伸长率Ag 试样拉到最大力时，标距的非比例伸长OJ（见图11-b）与原始标距的百分比。
最大试验力下的总伸长率Agt 试样拉至最大试验力时，标距的总伸长OI（见图11-b）与原始标距的百分比。
断面收缩率Z 试样拉断后，颈缩处横截面积的最大减缩量与原始横截面积的百分比。
下面简要介绍断后伸长率A和断面收缩率Z的测定方法：
（1）断后伸长率A的测定 A是在试样拉断后测定的。将试样断裂部分在断裂出紧密对接起来，尽量使其轴线位于一直线上，测出试样断裂后标距间的长度Lu，则断后伸长率的计算式为：
Lu?L0 （10） L0A??100%由于试样断裂位置对A的大小有影响，其中以断在正中的试样伸长率最大。因此，断
后标距L1的测量方法根据断裂位置不同而异，有如下两种：
1) 直测法。如断裂处到最邻近标距端点的距离大于L0/3时，可直接测量标距两端
点间的距离。
2) 移位法。如断裂处到最邻近标距端点的距离小于或等于L0/3时，则用移位法将
断裂处移至试样中部来测量。其方法如图12所示。
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在断裂试样的长度上从断裂处O取基本等于短段格数，得B点（OB近似等于OA）。接着取等于长度所余格数（偶数，图12－a）的一半得C点，或取所余格数（基数，图12-b）分别减1与加1的一半得C和C1点。位移后的L1分别为2AO+OB+2BC和AO+OB+BC+BC1。
图 12：用位移法测量Lu
a) 余格为偶数 b) 余格为基数
图 13：矩形试样Su的测量方法
（2）断面收缩率Z的测定 Z也是在试样断裂后测定的。只要测出颈缩处最小截面积Su，则可按式（7）算出Z值：
Z?得，见图13。
S0?SuS0?100% （7）
Su的确定方法，对于圆形试样，在颈缩最小处两个相互垂直的方向上测量其直径，用两者的算数平均值计算出Su；对于矩形试样，则用颈缩处的最大宽度b1乘以最小厚度a1求
五、 实验样品
1) 试样材料 低碳钢、铸铁、铝合金等。
2) 试样形状和尺寸 根据金属制品的品种、规格及试验目的的不同，可将材料加
工成横截面为圆形、矩形或异形拉伸试样，以及不经过加工的全截面形状的试样。其中以圆形及矩形试样最常用。这两种试样的形状及表面粗糙度如图11－a及11－b所示，图中Lc为平行部分长度。
根据拉伸试样标距长度L0与横截面积S0之间关系，可分为比例标距试样和定标距试样两种。比例标距试样的标距是按公式L0?kS0计算而得，系数k通常取5.65或11.3（优先取5.65）。前者称为短试样，后者称为长试样。短、长比例标距试样的标距长度L0分别等于5d0或5.65S0及10d0或11.3S0。定标距试样的原始标距L0与原始横截面积
S0或直径d0之间不存在上述比例关系。
短、长比例标距试样的断后伸长率分别以符号A和A11.3表示。定标距试样的断后伸长率应附以该标距数值的角注。例如L0＝50mm或100mm，则分别以符号A50mm或A100mm表示。
3) 试样加工的要求 切取试样毛坯和加工时，应严防冷、热加工对金属力学性能的影响。表面有显著横向刀痕或磨损、机械损伤、有明显淬火变形或裂纹以及肉眼可见的冶金缺陷的试样，均不允许用于试验。
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图 6：拉伸试样的形状及对表面粗糙度的要求
a) 圆形试样 b) 矩形试样
试样尺寸的测量 圆形试样横界面的直径及矩形试样横界面的厚度及宽度应在
标距的两端及中间处进行测量。选用三处测得的最小值计算拉伸性能指标（但在计算弹性模量时，应采用平均截面积）。测量试样尺寸的量具，当横界面尺寸大于2∽10mm时，其最小刻度值应为0.01mm；当横界面尺寸大于10mm时，其最小刻度值可为0.05mm。原始横截面积的计算值应修约到三位有效数字。试样的原始标距可用两个或一系列等分的小冲点或细划线标出，应精确到标称标距的0.5％。
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六、 实验方法和步骤
（1） 试样的准备
1) 了解试样的材料与热处理状态，并在试样两头端部打上标号。 2) 用游标卡尺或千分尺测量试样横界面尺寸。
3) 在试样上标出原始标距，并将试样标距范围内的部分均分为10等分，轻轻打上
标点。
（2） 试验设备和仪器的准备
1) 了解电子万能材料试验机的构造原理、特性和基本参数。学习操作过程和安全
事项，掌握操作方法。
2) 学习电脑控制系统的操作步骤、参数选择、图形处理及打印等。 （3） 试验步骤
1) 选择夹头，将试样夹持在上下夹头之间，并使之保持竖直。 2) 装上引伸计。注意引伸计应夹在有效的标距范围之内。 3) 调整电脑控制系统中各参数。
4) 开启试验机，电脑自动绘制应力－应变曲线，并计算所需参数。 5) 根据电脑绘制的曲线图，手工计算各强度塑性参数。 6) 撰写试验报告
七、 注意事项
1. 严格遵守操作规程，注意安全。在试验机运行过程中，人远离机器，以防样品断裂后溅出伤人。在装样品和引伸计时，切记勿开启机器。
2. 注意试验速度。试验速度反映了试验应变速率大小，应变速率增大，金属的强度增加。特别是屈服点和规定微量塑性伸长应力对应变速率的变化更为敏感。因此，对拉伸试验速度应严格控制。一般控制在1－10mm/Min的范围内。 3. 试验一般在10∽35℃的温度下进行。
4. 注意试样竖直，保证试样处于单向应力状态。
八、 实验结果及数据处理
根据本实验所测材料的应力应变曲线，标定和计算弹性模量E、上屈服强度ReH、下屈服强度ReL、规定非比例延伸强度Rp0.2、断面收缩率Z、断后伸长率A（或A11.3）、拉伸强度Rm等力学性能指标。
九、 实验报告要求
1. 详细介绍金属拉伸实验的基本原理； 2. 详细介绍金属拉伸实验的过程步骤； 3. 对实验结果进行详细的分析计算；
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4. 总结实验的收获。
十、 思考题及讨论
讨论ReH（ReL）、Rp0.2与Rm的区别以及它们的现实物理意义。
十一、参考资料
(1) (2) (3) (4) (5) (6)
GB/T 228—2002 金属材料 室温拉伸试验方法
GB/T 2975—1998 钢及钢产品 力学性能试样取样位置及实验制备 GB/T 8170—1987数值修约规则
GB/T 12160—2002 单轴试验用引伸计的标定 GB/T 16825—1997 拉力试验机的检验 ISO 6892：1998 金属材料 室温拉伸试验
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