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  摘要金属材料伸长率分为 6 种：断后伸长率、断裂总延伸率、最大力总延伸率、最大力非比 例延伸率、残余伸长率和屈服点延伸率。本文介绍国标中各伸长率的测定方法，揭示各种伸 长率的含义、用途、区别、影响因素以及换算关系。 关键词 伸长率；延伸率；

  伸长率是衡量金属材料塑形的一项参数， 其种类、 定义及换算执行国标 GB/T228 的规定。 国标 GB/T228.1-2010 《金属材料拉伸试验第 1 部分：室温实验方法》参照国际标准 ISO6892-1:2009 进行了修订，整体结构、层次划分等均与 ISO6892-1:2009 基本一致，代替 了原国标 GB/T228-2002《金属材料室温实验方法》 。GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验第 1 部分：室温实验方法》将伸长率分为 6 种：断后伸长率（A） 、残余伸长率（ ） 、断裂总 延伸率（ ） 、最大力总延伸率（ ） 、最大力非比例延伸率（ ）和屈服点延伸率（ ） 。 其中 4 项延伸率均为在应力状态下测定的指标，2 项伸长率为卸载应力后测定的指标。 （在 原国标 GB/T228-2002《金属材料室温实验方法》中，残余伸长率在应力下测定） 。

  如图 3，均匀加工硬化开始点的确定方法为：根据经过不连续屈服阶段的最后的最 小值点做一条水平线， 或经过均匀加工硬化前屈服范围的回归线， 与均匀加工硬化开始

  处曲线的最高斜率线 屈服点延伸率的不同评估方法(左为水平线法，右为回归线 小结

  从上述对国标 GB/T228.1-2010 相关联的内容的解读中显而易见——断后伸长率（A） 、残余 伸长率（ ） 、断裂总延伸率（ ） 、最大力总延伸率（ ） 、最大力非比例延伸率（ ） 和屈服点延伸率（ ）这六种伸长率（延伸率）不同而互有联系，总结起来就是： 1） 概念不同，所代表的含义不同。 2) 对于同一件试样，这六种伸长(延伸)率的试验结果有显著性的差别。 2) 这六种伸长（延伸）率呈线性正相关。

  国标定义：断裂时刻原始标距的总延伸（弹性延伸加塑性延伸）与引伸计标距 之 比的百分率。 断裂总延伸率是在应力下测定的伸长率。试验时记录应力-延伸曲线 中 的 C 点，OC 为断裂总伸长（∆ ） ，则断裂总延伸率计算方式如下： = ∆ × 100%

  拉伸试验时的拉伸速率对金属材料的伸长率有明显影响， 伸长率的值一般随拉伸速度增 加而降低。 不同钢种对速率变化的敏感程度各异， 到目前为止尚未找到一个公式或一个固定的数值 来表示拉伸速率对伸长率的影响。因此 GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验第 1 部分：室

  温实验方法》根据钢铁材料的特性，规定测定屈服点延伸率（ ）时，应变速度控制在 0.00025/s-0.0025/s 范围内；测定其他伸长率（或延伸率）时，应变速率应控制在不大于 0.008/s 范围内，以此来排除速率的影响。如果试验以应力速率为基准，国标中亦有对应速 率标准。

  式中：0 —试样原始标距，mm； —断后试样拼接后的标距，mm。 如规定的最小断后伸长率小于 5%，建议采取比较特殊办法来进行测定——试验前在平行 长度的两端处做一很小的标记，使用调节到标距的分规，分别以标记为圆心画一圆弧。 拉断后，将断裂的试样置于一装置上，最好借助螺丝施加轴向力，以使其在测量时牢固 地对接在一起。以最接近断裂的原圆心为圆心，以相同的半径划第二个圆弧。用工具显 微镜或其他合适的仪器测量两个圆弧之间的距离即为断后伸长。 如断裂处与最接近的标距标记的距离小于原始标距的三分之一时， 可采用移位法测 定断后伸长率——试验前将试样原始标距细分为 5mm 到 10mm 的 N 等份，试验后，以符 号 X 表示断裂后试样短段的标距标记，以符号 Y 表示试样长段的等分标记。如 X 与 Y 之间的分格数为 n，按如下测定断后伸长率：

  式中α与β是与材料特性相关的常数。从关系式中能够正常的看到：随原始标距增加，断后伸 长率减小；同一材料，试样截面积不同，即使采用同一标距测得的断后伸长率也不同；只有 采用同一比例系数的试样，检测结果才有可比性。 包氏关系式所反映的断后伸长率与试样尺寸的关系不那么准确，所以有修正公式： A=αβ 式中 S 为缩颈处最小截面积。 0 0 −β × 0 0 0

  断后伸长率也能够最终靠引伸计测得，见图 1。图中∆ 实际上代表塑性伸长与局部

  GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验第 1 部分：室温实验方法》定义伸长时采用了两个 近义术语：伸长和延伸。拉伸试验期间任一时刻，试样原始标距（0 ）的增量称为“伸长” ； 延伸能够理解为拉伸试验期间任一给定时刻，引伸计上标距（ ）的增量。试验中用测量延 伸的方法测定伸长，两者并无本质区别。

  包氏在分析断后伸长时提出，塑性均匀变形伸长是整个试样的均匀伸长，可表示为 ∆塑 = 0 ；局部缩颈伸长是局部伸长。可表示为：∆缩颈 = 0 ，则断后伸长率 A=塑性

  也可用图解法测定最大延伸率，见下图：当最大力出现平台时，取平台中点的最大 力对应的塑性延伸为∆ 。此时，最大力塑性延伸率的计算如下： = ∆ × 100%

  残余伸长率是在引伸计上测定的伸长率， 指试样施加并卸除指定应力后， 引伸计标 距的残余伸长量与引伸计标距（ ）之比的百分率，曾称为永久伸长率。

  同一材料，其试样外形、规格不同，性能亦有所差异，比如圆形横截面试样比矩形横截 面试样具有更高的断后伸长率和断面收缩率。 因此 GB/T228.1-2010 中对试样的几何形状、标距等进行了详细的规定。将试样标距分 为比例标距和非比例标距两种， 凡试样原始标距 （0 ） 与原始横截面积 （0 ） 存在0 = 0 关 系的称为比例试样，不存在上述关系的称为非比例试样。常用比例系数有 k=5.65 和 k=11.3 两种，分别称为短（标距）试样和长（标距）试样。国标 GB/T228.1 优先推荐 k=5.65 的短 试样，同时规定原始标距不小于 15mm。当原始截面积太小，短试样标距不足 15mm 时，可 选用长试样（第一先考虑）或非比例试样。 对于同一材料， 选用不同标距测得的伸长率数值不一样， 用短试样和长试样测得的伸长 率分别用5.65 和11.3 表示。仅当标距（引伸计标距） 、横截面形状和面积相同、或比例系数 相同时，断后伸长率才具有可比性。

  一般认为奥式公式比包氏公式更准确、更适用，其基本表达式为： A=R 0 0

  国标中定义断后伸长率：断后标距的残余伸长（ − ）与原始标距（0 ）之比 的百分率。 断后伸长率是在拉断后的试样上测取得，国标规定：为了测定断后伸长率，应将试 样断裂的部分仔细地配接在一起使其轴线处于同一直线上， 并采取特别措施确保试样断 裂部分适当接触后测量试样断后标距。 计算方式如下： A= − × 100% 0

  3.4 试样表面光洁度、拉力试验机的夹具、引伸计精度、试样对中状况和热耗 等。

  GB/T228.1 在试样加工、试验设备的精准度、实验速率、加持方法等相关条款中均有明 确的规定，以此来保证试验结果具有可比性。 比如，GB/T228.1 规定制备试样应不影响其力学性能，应通过机加工方法除去由于剪切 或冲切而产生的加工硬化部分材料。这些材料优先从板材或带材上制备，如果可能，应保留 原轧制面。而通过冲切制备的试样，在材料性能方面会产生非常明显变化，尤其是屈服强度或规 定延伸强度，会由于加工硬化而发生明显变化，对于这类呈现明显加工硬化的材料，通常通 过铣或磨削等手段加工。

  图 4 断后伸长率、断裂总延伸率、最大力总延伸率、最大力非比例延伸率对比

  现有金属材料，无论板材还是棒料，几乎都要经过压力加工，而在压力工艺流程中，金 属晶粒沿主变形方向拉长，夹杂也沿变形方向排列，行程金属纤维，造成材料各向异性，即 使同一批产品，取样部位和取样方向不同，伸长率往往有一定的差异。 因此在制备试样时， 一定要按照规定进行切取样坯和制备试样， 国标 GB/T228.1-2010 《金 属材料拉伸试验第 1 部分： 室温实验方法》 中对此没有详细说明， 详细规定制定在国标 GB/T 2975 中，有特殊需求的也可按照相关这类的产品标准进行。