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

對于航空發(fā)動機(jī)、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(yàn)第1版國家標(biāo)準(zhǔn)。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(biāo)準(zhǔn)更名為GB/T 228.2-2015《金屬材料 拉伸試驗(yàn) 第2部分：高溫試驗(yàn)方法》，代替GB/T 4334-2006《金屬材料 高溫拉伸試驗(yàn)方法》。

金屬材料拉伸試驗(yàn)采用的標(biāo)準(zhǔn)試樣是用樣坯經(jīng)機(jī)加工而成的，這一過程通常包括車、銑、刨、磨等過程。每一道機(jī)加工工序中均應(yīng)控制好給進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)試樣，首先要保證試樣尺寸及粗糙度符合標(biāo)準(zhǔn)要求，這是保證試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)。然后根據(jù)試樣尺寸，確定并標(biāo)記試樣標(biāo)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(yàn)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(yàn)過程中試樣打滑或非正常斷裂。

2 熱電偶、引伸計(jì)、高溫爐安裝

對于高溫拉伸試驗(yàn)，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(yàn)結(jié)果。

高溫拉伸試驗(yàn)通常使用機(jī)械式陶瓷桿高溫引伸計(jì)。引伸計(jì)應(yīng)安裝在試樣的中間，刀口必須垂直于試樣表面，引伸計(jì)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(jì)的標(biāo)距，保證引伸計(jì)的標(biāo)距準(zhǔn)確。

大多數(shù)用于金屬材料高溫拉伸試驗(yàn)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(jìn)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(dá)到試驗(yàn)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(diǎn)的區(qū)域。因此，在試驗(yàn)之前有必要對使用的高溫爐進(jìn)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(biāo)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(yuǎn)落后于熱電偶測溫的速度，致使高溫爐的實(shí)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?dāng)z氏度（例如奧氏體不銹鋼），試樣本身溫度的升高，導(dǎo)致試驗(yàn)溫度難以控制甚至超出規(guī)定的試驗(yàn)溫度。

因此，在拉伸初始加載階段，需要將試驗(yàn)溫度控制在規(guī)定溫度范圍的負(fù)偏差，以防止后期溫度高出標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行必要的人工調(diào)節(jié)。