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拉伸長(zhǎng)度，Ls檢測(cè)

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發(fā)布時(shí)間：2025-08-10 05:25:27 更新時(shí)間：2025-08-09 05:25:28

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

拉伸長(zhǎng)度（Ls）檢測(cè)：材料延展性的關(guān)鍵評(píng)估

拉伸長(zhǎng)度（通常用符號(hào) Ls 表示，指試樣在拉伸試驗(yàn)中斷裂后標(biāo)距部分的長(zhǎng)度）檢測(cè)是材料力學(xué)性能測(cè)試中最基礎(chǔ)也是最重要的項(xiàng)目之一。它是衡量材料塑性變形能力，即延展性的核心指標(biāo)。Ls 值直接關(guān)系到材料在加工成型過(guò)程中的表現(xiàn)（如深沖、彎曲）以及最終產(chǎn)品在服役狀態(tài)下抵抗斷裂的能力。準(zhǔn)確測(cè)定拉伸長(zhǎng)度對(duì)于評(píng)估材料的質(zhì)量、預(yù)測(cè)其在預(yù)期應(yīng)用中的行為、優(yōu)化生產(chǎn)工藝以及進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)選材都至關(guān)重要。無(wú)論是金屬材料（如鋼、鋁、銅合金）、高分子材料（塑料、橡膠）、復(fù)合材料還是各類(lèi)線材、棒材、板材、薄膜等，拉伸長(zhǎng)度都是其質(zhì)量控制和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中不可或缺的檢測(cè)參數(shù)。

檢測(cè)項(xiàng)目

拉伸長(zhǎng)度（Ls）檢測(cè)的核心項(xiàng)目就是確定材料試樣在單軸拉伸載荷下直至斷裂時(shí)，其原始標(biāo)距（Lo）所產(chǎn)生的永久伸長(zhǎng)量。雖然直接目標(biāo)是測(cè)得 Ls，但該檢測(cè)通常作為更全面的拉伸性能測(cè)試的一部分進(jìn)行，關(guān)聯(lián)的項(xiàng)目包括：

原始標(biāo)距 (Lo)： 試樣上用于測(cè)量伸長(zhǎng)的初始標(biāo)記距離。
斷后標(biāo)距 (Lu)： 試樣斷裂后，將斷裂部分仔細(xì)拼接后測(cè)量的標(biāo)距長(zhǎng)度。
拉伸長(zhǎng)度 (Ls) / 斷后伸長(zhǎng) (A)： 這是核心檢測(cè)項(xiàng)目。Ls = Lu - Lo，表示標(biāo)距的絕對(duì)伸長(zhǎng)量。更常用的是斷后伸長(zhǎng)率 (A)，以百分比表示：A = [(Lu - Lo) / Lo] × 100%。有時(shí)特指為 Agt（總伸長(zhǎng)率）。
最大力總伸長(zhǎng)率 (Agt)： 試樣拉伸至最大力時(shí)的總伸長(zhǎng)率（彈性+塑性伸長(zhǎng)）。
斷裂總伸長(zhǎng)率 (At)： 試樣斷裂時(shí)的總伸長(zhǎng)率（通常與A相同）。

明確區(qū)分 Ls (絕對(duì)伸長(zhǎng)) 和 A / Agt (相對(duì)伸長(zhǎng)率百分比) 在報(bào)告和標(biāo)準(zhǔn)符合性判定中非常重要。

檢測(cè)儀器

進(jìn)行拉伸長(zhǎng)度檢測(cè)的核心設(shè)備是萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)（也稱(chēng)為拉力試驗(yàn)機(jī)或電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)）。其主要組成部分包括：

主機(jī)架： 提供剛性的加載框架和移動(dòng)橫梁。
負(fù)荷傳感器： 精確測(cè)量施加在試樣上的力值。
位移測(cè)量系統(tǒng)： 用于測(cè)量橫梁位移或試樣標(biāo)距內(nèi)的變形。
- 引伸計(jì)： 這是高精度測(cè)量拉伸長(zhǎng)度（尤其是均勻塑性變形階段和Agt）的關(guān)鍵附件。 接觸式引伸計(jì)（如夾式、刃口式）或非接觸式引伸計(jì)（如視頻引伸計(jì)、激光引伸計(jì)）直接夾持或?qū)?zhǔn)試樣標(biāo)距部分，實(shí)時(shí)測(cè)量標(biāo)距內(nèi)的真實(shí)變形，精度遠(yuǎn)高于僅依靠橫梁位移。對(duì)于 Ls/A 的精確測(cè)量，引伸計(jì)通常在試樣斷裂前或達(dá)到最大力后自動(dòng)脫離。
夾具： 用于牢固夾持試樣兩端，確保載荷沿軸向傳遞。根據(jù)試樣類(lèi)型（線材、板材、棒材、薄膜等）選擇不同的夾具（楔形、螺紋、氣動(dòng)、對(duì)夾等）。
控制系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)： 控制試驗(yàn)過(guò)程（速度、模式）并實(shí)時(shí)采集力、位移/變形等數(shù)據(jù)。

其他輔助工具： 用于測(cè)量原始標(biāo)距(Lo)和斷后標(biāo)距(Lu)的量具，如游標(biāo)卡尺、標(biāo)距打點(diǎn)機(jī)、手持式引伸計(jì)（用于拼接后測(cè)量Lu）等。

檢測(cè)方法

拉伸長(zhǎng)度（Ls）檢測(cè)遵循標(biāo)準(zhǔn)化的拉伸試驗(yàn)方法，主要步驟如下：

試樣制備： 嚴(yán)格按照相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的要求加工試樣，確保尺寸（尤其是平行段長(zhǎng)度、寬度/直徑、標(biāo)距Lo）、形狀、表面狀態(tài)符合規(guī)定。常見(jiàn)的試樣形狀有圓形（棒/線）、矩形（板/帶/薄膜）等。
原始標(biāo)距標(biāo)記： 使用適當(dāng)?shù)姆椒ǎㄈ绱螯c(diǎn)、劃線、使用標(biāo)距儀）在試樣平行長(zhǎng)度內(nèi)精確標(biāo)記原始標(biāo)距 Lo（例如，Lo = 5d 或 10d 對(duì)于圓棒，Lo = 80mm 或 50mm 常見(jiàn)）。標(biāo)記需清晰且不影響試樣性能。
安裝試樣與引伸計(jì)： 將試樣正確安裝在試驗(yàn)機(jī)夾具中，確保軸向?qū)χ小⒁煊?jì)（如果需要測(cè)量Agt或高精度Ls）小心地夾持或?qū)?zhǔn)在標(biāo)距 Lo 上。
設(shè)定試驗(yàn)參數(shù)： 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定試驗(yàn)速度（通常以應(yīng)變速率或橫梁位移速度控制）。對(duì)于塑性段，應(yīng)變速率控制更科學(xué)。
進(jìn)行拉伸試驗(yàn)： 啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，連續(xù)均勻施加拉伸載荷，直至試樣斷裂。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄力-位移/力-變形曲線。
引伸計(jì)脫離（如適用）： 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求（通常在達(dá)到最大力后或斷裂前），引伸計(jì)應(yīng)自動(dòng)或手動(dòng)脫離試樣，避免損壞。
測(cè)量斷后標(biāo)距 (Lu)： 試樣斷裂后，小心地將斷裂的兩部分緊密拼接在一起（確保斷裂面良好接觸）。使用合適的量具（游標(biāo)卡尺、手持引伸計(jì)）精確測(cè)量標(biāo)記點(diǎn)之間的距離，得到斷后標(biāo)距 Lu。對(duì)于伸長(zhǎng)率大的材料或斷裂位置靠近夾具的情況，測(cè)量需格外仔細(xì)。
計(jì)算：
- 計(jì)算絕對(duì)拉伸長(zhǎng)度 Ls = Lu - Lo
- 計(jì)算斷后伸長(zhǎng)率 A = [(Lu - Lo) / Lo] × 100%

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

拉伸長(zhǎng)度（Ls）及斷后伸長(zhǎng)率（A）的檢測(cè)必須嚴(yán)格遵循相關(guān)的國(guó)際、國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定了試樣的形狀尺寸、制備方法、試驗(yàn)設(shè)備要求（精度等級(jí)）、試驗(yàn)速度（應(yīng)變速率）、環(huán)境條件（溫度）、測(cè)試步驟、結(jié)果計(jì)算和報(bào)告方式等關(guān)鍵要素。主要標(biāo)準(zhǔn)包括：

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：
- ISO 6892-1:2019 《金屬材料拉伸試驗(yàn) 第1部分：室溫試驗(yàn)方法》 - 這是金屬材料最核心的標(biāo)準(zhǔn)。
- ISO 527 系列《塑料拉伸性能的測(cè)定》 - 針對(duì)塑料材料。
中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) (GB)：
- GB/T 228.1-2021 《金屬材料拉伸試驗(yàn) 第1部分：室溫試驗(yàn)方法》 (等同采用 ISO 6892-1:2016)。
- GB/T 1040 系列《塑料拉伸性能的測(cè)定》 (與 ISO 527 類(lèi)似)。
- GB/T 16491 《電子式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)》。
- 眾多針對(duì)具體金屬產(chǎn)品（如鋼絲、鋼板、銅材）、高分子材料、線纜等的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中也包含對(duì)拉伸長(zhǎng)度/Ls/斷后伸長(zhǎng)率A的具體要求和測(cè)試方法指引。
美國(guó)標(biāo)準(zhǔn) (ASTM)：
- ASTM E8/E8M 《金屬材料拉伸試驗(yàn)方法》
- ASTM D638 《塑料拉伸性能標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》
- ASTM A370 《鋼制品力學(xué)試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法和定義》 (包含拉伸)

選擇標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵： 選擇哪個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)，首先取決于被測(cè)材料的類(lèi)型（金屬、塑料、橡膠等），其次取決于該材料所適用的具體產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范要求（如建筑鋼筋標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1499.2、電線電纜標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5023等）。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)通常會(huì)指定引用哪一個(gè)基礎(chǔ)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)（如GB/T 228.1或ISO 6892-1）以及具體的試樣要求、試驗(yàn)速率和結(jié)果驗(yàn)收判據(jù)。