一、拉伸试验
金属力学性能试验方法是检测和评定冶金产品质量的重要手段之一，其中拉伸试验则是应用最广泛的力学性能试验方法。拉伸性能指标是金属材料的研制、生产和验收最主要的测试项目之一，拉伸试验过程中的各项强度和塑性性能指标是反映金属材料力学性能的重要参数。影响拉伸试验结果准确度的因素很多，主要包括试样、试验设备和仪器、拉伸性能测试技术和试验结果处理几大类。为获得准确可靠的、试验室间可比较的试验数据，必须将这些因素加以限定，使其影响减至最小。各国及国际组织都制定了完善的拉伸试验方法标准，将拉伸试验方法列为力学性能试验中最基本、最重要的试验项目。
强度指标主要有：弹性极限σe、屈服强度σs、抗拉强度σb。
塑性指标主要有：断后伸长率δ、断面收缩率ψ等。
1.拉伸试样标准
为了便于比较实验结果，按GB 228.1—2010中的有关规定，实验材料一般要做成比例试件，即
式中：L0——试件的初始计算长度（即试件的原始标距）；
A0——试件的初始截面面积；
d0——试件在标距内的初始直径。
实验室里使用的金属拉伸试件通常制成标准圆形截面试件，如图2-3所示。
图2-3 拉伸试件
2.拉伸试验原理
金属拉伸实验是测定金属材料力学性能的一个最基本的实验，是了解材料力学性能最全面、最方便的实验。拉伸试验主要是测定低碳钢在轴向静载拉伸过程中的力学性能。在试验过程中，利用实验机的自动绘图装置可绘出低碳钢的拉伸图（如图2-4所示）。由于试件在开始受力时，其两端的夹紧部分在试验机的夹头内有一定的滑动，故绘出的拉伸图最初一段是曲线。
图2-4 试件拉伸图
对于低碳钢，在确定屈服载荷PS时，必须注意观察试件屈服时测力度盘上主动针的转动情况，国际规定主动针停止转动时的恒定载荷或第一次回转的最小载荷值为屈服载荷PS，故材料的屈服极限为：
试件拉伸达到最大载荷之前，在标距范围内的变形是均匀的。从最大载荷开始，试件产生颈缩，截面迅速变细，载荷也随之减小。因此，测力度盘上主动针开始回转，而从动针则停留在最大载荷的刻度上，给我们指示出最大载荷Pb，则材料的强度极限为：
试件断裂后，将试件的断口对齐，测量出断裂后的标距Lk和断口处的直径dk，则材料的延伸率δ和截面收缩率Ψ分别为：
式中，L0、A0分别为试验前的标距和横截面面积；L1、A1分别为试验后的标距和断口处的横截面面积。参见图2-5。
图2-5 低碳钢拉伸试样拉伸前后的比较
当断口非常接近试件两端部，而与其端部的距离等于或小于直径的2倍时，需重作试验。
3.拉伸试验特点
拉伸试验操作简单、方便，通过获得的应力-应变曲线包含了大量信息，很容易看出材料的各项力学性能，如比例极限、弹性模量、屈服极限、强度极限等等。因此，拉伸试验成为了应用最广泛的力学性能试验方法。
拉伸实验中材料在达到破坏前的变形是均匀的，能够得到单向的应力应变关系，但其缺点是难以获得大的变形量，缩小了测试范围。
拉伸实验中一般会出现两种不同的基本变形情况。其中，材料受外力作用时产生变形，当外力去除后恢复其原来形状，这种随外力消失而消失的变形，称为弹性变形；而材料在外力作用下产生永久的不可恢复的变形，称为塑性变形。见图2-6。
图2-6 弹性变形和塑性变形
工程材料受力后都会发生变形，包括：弹性变形、塑性变形、断裂三个基本阶段。
弹性：固体材料在外力作用下改变其形状和大小，但当力撤去后即恢复到原来状态的性质。
塑性：固体材料受到超过一定特定值的外力作用时，其形状与大小会发生永久性变化的特性。
断裂：固体材料受外力作用变形的最终结果，也就是固体材料受力变形产生裂纹和裂纹扩展到一定的临界值后即产生断裂。
4.材料的拉伸曲线分析
由图2-7可知，拉伸过程可分为如下几个阶段：
（1）oe段：直线，弹性变形。
（2）es段：曲线，弹性变形+塑性变形。
（3）ss′段：水平线（略有波动），明显的塑性变形屈服现象，作用的力基本不变，试样连续伸长。
（4）s′b曲线：均匀塑性变形，出现加工硬化。
（5）b点出现缩颈现象，即试样局部截面明显缩小，试样承载能力降低，拉伸力达到最大值，而后降低，但变形量增大，k点时试样发生断裂。
图2-7 塑性材料材料的拉伸曲线
e—弹性极限点；s—屈服点；b—极限载荷点；k—断裂点
5.脆性材料的拉伸性能
脆性材料（玻璃、岩石、陶瓷、淬火高碳钢及铸铁等材料）在拉伸变形时只产生弹性变形，一般不产生或产生很微量的塑性变形。典型塑性材料拉伸性能如图2-8所示。表征脆性材料力学特征的主要参量有两个：弹性模量E；断裂强度σk。
图2-8 脆性材料拉伸性能
在工程上使用的脆性材料并非都属于完全的脆性，尤其是金属材料，绝大多数都有些塑性，在拉伸变形后，即便是脆性材料，也或多或少会产生一些塑性变形。
脆性材料的断裂强度等于甚至低于弹性极限，因此断裂前不发生塑性变形，其抗拉强度比较低，但是这种材料的抗压强度比较高，一般情况下，脆性材料的抗压强度比抗拉强度大几倍，理论上可以达到抗拉强度的8倍。
因此，在工程上脆性材料被大量地应用于受压载荷的构件上，如车床的床身一般由铸铁制造，建筑上用的混凝土被广泛地用于受压状态下，如果需要承受拉伸载荷，则用钢筋来加固。