拉伸性能是金屬材料主要性能指標之一，其中屈服、抗拉強度等參數(shù)是金屬材料最具代表性的力學(xué)性能指標，也是工程設(shè)計、機械設(shè)計中應(yīng)力計算的重要依據(jù)。

對于航空發(fā)動機、壓力容器、核電設(shè)備以及熱力管道等高溫環(huán)境下使用的金屬材料，高溫拉伸性能數(shù)據(jù)是最基礎(chǔ)和必不可少的考核數(shù)據(jù)。

我國于1984年發(fā)布了金屬材料高溫拉伸試驗第1版國家標準。截至目前，先后共經(jīng)歷了1995年、2006年和2015版三次修訂，最新版標準更名為GB/T 228.2-2015《金屬材料 拉伸試驗 第2部分：高溫試驗方法》，代替GB/T 4334-2006《金屬材料 高溫拉伸試驗方法》。

金屬材料拉伸試驗采用的標準試樣是用樣坯經(jīng)機加工而成的，這一過程通常包括車、銑、刨、磨等過程。每一道機加工工序中均應(yīng)控制好給進速度和冷卻速度，以防止因受熱或冷加工硬化而影響材料性能。

對于加工好的標準試樣，首先要保證試樣尺寸及粗糙度符合標準要求，這是保證試驗結(jié)果準確性的基礎(chǔ)。然后根據(jù)試樣尺寸，確定并標記試樣標距。

1 試樣裝卡

在裝卡試樣之前，應(yīng)先檢查設(shè)備和夾具是否處于正常狀態(tài)。試樣裝卡時最重要的是試樣的對中性，試樣的對中性直接影響試驗結(jié)果。

一旦出現(xiàn)加載力軸線與試樣中心有較大偏離時，試樣會承受一定程度的附加彎曲應(yīng)力。同時，也可能會導(dǎo)致試驗過程中試樣打滑或非正常斷裂。

2 熱電偶、引伸計、高溫爐安裝

對于高溫拉伸試驗，溫度傳感器是溫度監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其控制精度會直接影響試驗結(jié)果。

高溫拉伸試驗通常使用機械式陶瓷桿高溫引伸計。引伸計應(yīng)安裝在試樣的中間，刀口必須垂直于試樣表面，引伸計的兩根支桿要平行于試樣且在同一條線上，最后再調(diào)節(jié)引伸計的標距，保證引伸計的標距準確。

大多數(shù)用于金屬材料高溫拉伸試驗的高溫爐是豎式對開結(jié)構(gòu)，為了保證爐內(nèi)垂直方向的爐溫均勻，往往采用三區(qū)域控制，即對爐體上、中、下電熱絲分別進行控溫，這樣可以在爐膛內(nèi)獲得更長的均熱帶。

3  溫度控制

所謂均熱帶，是指爐溫達到試驗設(shè)定溫度并穩(wěn)定后，在爐膛內(nèi)某一特定區(qū)域溫度波動不超過規(guī)定范圍，即均熱帶是溫度較為穩(wěn)定的區(qū)域。然而，由于存在“熱煙氣向上”效應(yīng)，均熱帶并不在爐體幾何中心區(qū)域，而是爐體上端較下端更熱，即均熱帶處于爐體中心偏上一點的區(qū)域。因此，在試驗之前有必要對使用的高溫爐進行均熱帶的測量，以確定均熱帶的具體區(qū)域，并做好位置標記。一旦確定了均熱帶區(qū)域，就可以調(diào)節(jié)試樣上下位置，確保試樣的工作段處于高溫爐的均熱帶區(qū)域中。

高溫爐升溫過程通常具有熱慣性，其溫度控制有一定的滯后性，其原因是電熱絲等加熱元件的溫度變化速度要遠落后于熱電偶測溫的速度，致使高溫爐的實際溫度總是滯后于設(shè)定溫度，通常會有幾度到十幾度的偏差。

4  拉伸過程

試樣加載過程中溫度是最難控制的環(huán)節(jié)。試樣從受力開始直至屈服，由于處于彈性變形階段，試樣本身基本不發(fā)熱，在這個階段溫度容易控制。

然而從屈服變形階段開始，試樣發(fā)生塑性變形，造成試樣本身產(chǎn)生熱量，該現(xiàn)象可能導(dǎo)致試樣溫度上升幾十攝氏度（例如奧氏體不銹鋼），試樣本身溫度的升高，導(dǎo)致試驗溫度難以控制甚至超出規(guī)定的試驗溫度。

因此，在拉伸初始加載階段，需要將試驗溫度控制在規(guī)定溫度范圍的負偏差，以防止后期溫度高出標準規(guī)定；同時，在加載過程中要時刻注意溫度變化情況，及時對加熱控制器進行必要的人工調(diào)節(jié)。