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金屬材料拉伸試驗的試樣類型及尺寸要求需嚴格遵循相關標準（如 GB/T 228.1、ISO 6892、ASTM E8 等），不同試樣類型的設計旨在適配材料特性與測試需求。以下從試樣分類、尺寸標準、關鍵參數及應用場景等維度展開詳細介紹：

一、試樣類型與標準體系概述

1. 按截面形狀分類

圓柱形試樣：適用于棒材、管材、線材等，應力分布均勻，是的拉伸試樣。

板狀試樣：適用于板材、帶材，需根據厚度設計寬度與長度。

異形試樣：如管材環形試樣、螺紋接頭試樣等，用于特殊形態材料。

2. 國際標準差異對比

二、圓柱形拉伸試樣的尺寸要求

1. 標準圓柱形試樣（GB/T 228.1 典型案例）

2. 小直徑試樣（適用于細絲、薄管）

直徑范圍：1-5mm（如 GB/T 228.1 中推薦 d=3mm）。

尺寸示例：

平行段直徑 3mm，平行段長度 15mm（5d），標距 15mm，夾持段長度 50mm（錐形設計，便于夾緊）。

應用場景：鋼絲、細線材、電子元器件用金屬箔等。

3. 大直徑試樣（適用于厚棒材）

直徑范圍：20-50mm（需經協商確定，因設備量程限制）。

特殊要求：

平行段長度≥5d，夾持段需設計螺紋或凸臺（如 ASTM E8 中直徑 25.4mm 試樣，夾持段加工 M30 螺紋）；

需在試樣表面標記周向均勻的測量點，避免偏心影響。

三、板狀拉伸試樣的尺寸規范

1. 矩形截面板狀試樣（GB/T 228.1）

2. 全厚度板狀試樣（適用于厚板材）

尺寸特點：

厚度 t = 原材料實際厚度（如 10mm 鋼板），寬度 b=25-50mm，平行段長度 Lc=Lo+2b（Lo=5.65√(bt)）。

注意事項：

邊緣需倒角（0.5-1mm），防止應力集中；

表面粗糙度 Ra≤3.2μm，避免劃痕影響斷裂位置。

3. 窄板試樣（適用于薄帶材）

尺寸示例：

厚度 t=0.5mm，寬度 b=10mm，平行段長度 Lc=50mm，標距 Lo=50mm（統一標距，非比例標距）。

應用場景：鋼帶、銅箔、鋁箔等薄型材料。

四、特殊類型試樣的尺寸要求

1. 管材拉伸試樣

類型 1：全截面管段試樣（GB/T 228.1）

尺寸要求：

長度 Lt=200-300mm，平行段長度 Lc=Lo+D（D 為外徑），標距 Lo=5D 或 10D；

兩端需加塞頭（鋼制或塑料），防止壓扁，塞頭長度≥1.5D。

類型 2：弧形試樣（從管材切取弧形板）

尺寸示例：

厚度 t = 管材壁厚，寬度 b=20mm，平行段長度 Lc=Lo+2b，標距 Lo=5.65√(bt)。

2. 螺紋接頭試樣（ASTM E8）

應用場景：螺栓、鋼筋等帶螺紋構件。

尺寸設計：

夾持段保留完整螺紋（如 M20 螺栓，夾持段長度≥3d=60mm），平行段為無螺紋光桿，直徑 d=16mm（小于螺紋小徑，確保斷裂在光桿段）。

3. 焊接接頭拉伸試樣

尺寸特點：

平行段需包含焊縫及熱影響區，寬度 b=25mm，長度 Lc=Lo+50mm，標距 Lo=5.65√(bt)；

厚度 t = 焊接件全厚度，若超過 30mm，可加工至 30mm 并保留一面原始表面。

五、試樣尺寸的關鍵影響因素與操作要點

1. 標距與伸長量測量

比例標距（Proportional Gauge Length）：

Lo=k√A（k=5.65 為短標距，k=11.3 為長標距，A 為截面積），確保不同尺寸試樣的伸長率數據可對比。

非比例標距（Non-proportional Gauge Length）：

如 Lo=50mm 或 2 英寸，適用于尺寸統一的試樣（如薄帶材）。

2. 加工精度要求

直徑 / 厚度公差：圓柱形試樣直徑公差 ±0.05mm，板狀試樣厚度公差 ±0.02mm；

表面粗糙度：平行段 Ra≤1.6μm，過渡段 Ra≤3.2μm，避免刀痕導致應力集中；

3. 非標試樣的處理原則

若材料尺寸無法加工成標準試樣（如超薄箔材），可采用：

微型試樣：直徑 1-2mm，標距 10-20mm（需使用顯微引伸計）；

數據修正：非比例標距試樣的伸長率需與標準試樣對比驗證，避免數據偏差。

六、國際標準典型試樣尺寸對比表

總結

金屬材料拉伸試樣的尺寸設計需兼顧材料特性、測試標準與設備能力，圓柱形與板狀試樣是類型，其尺寸參數（如直徑、標距、過渡圓弧）直接影響應力分布與斷裂位置。操作時需嚴格按 GB/T 228.1 等標準加工試樣，確保尺寸精度與表面質量，并根據材料形態選擇合適的試樣類型（如管材、焊接件需特殊設計）。若涉及非標試樣，需在試驗報告中詳細注明尺寸參數及修正方法，以保證數據的準確性與可比性。