
【化】 notch ductility
sample
【化】 probe; sample; specimen; test coupon; test piece; test sample
【化】 fracture
【机】 contraction percentage
试样断口收缩率(英文:Percentage Reduction of Area at Fracture)是材料力学性能测试中,特别是拉伸试验中的一个关键指标,用于衡量材料在断裂时的塑性变形能力。它反映了试样在断裂后其横截面积相对于原始横截面积的收缩程度。
断口收缩率直接表征材料的塑性变形能力。较高的收缩率表明材料在断裂前经历了显著的颈缩(局部截面收缩),是韧性材料的典型特征(如低碳钢);反之,低收缩率则对应脆性材料(如陶瓷)。该指标在工程中用于:
根据中国国家标准GB/T 228.1-2021《金属材料 拉伸试验 第1部分:室温试验方法》,断口收缩率的测量需在试样断裂后,通过游标卡尺等工具精确测量颈缩处最小直径(圆形试样)或最小截面尺寸(板状试样),并计算面积变化。该标准与国际标准ISO 6892-1:2019等效,是实验室测试的权威依据。
美国材料与试验协会(ASTM)标准ASTM E8/E8M-21 同样规定了该参数的测量方法,强调需在试样标距内的最小截面处取值。
以低碳钢拉伸为例,其断口收缩率可达50%以上,断口呈杯锥状(中心为纤维区,边缘为剪切唇);而铸铁的断口收缩率通常低于5%,断口平整无颈缩。具体数值可参考《ASM Handbook, Volume 8: Mechanical Testing and Evaluation》中各类材料的典型力学性能表。
研究指出,断口收缩率与材料的显微组织密切相关。例如,《Acta Materialia》期刊的多篇论文证实,晶粒细化或第二相粒子分布可显著影响颈缩过程,进而改变收缩率(见文献:DOI:10.1016/j.actamat.2020.05.042)。
来源说明:
试样断口收缩率(又称断面收缩率)是材料力学性能中的关键塑性指标,用于衡量材料在拉伸断裂时横截面积的缩减程度。以下是详细解释:
试样断口收缩率指材料拉伸断裂后,断口处最小横截面积与原始横截面积的缩减百分比。它反映了材料在断裂前发生塑性变形的能力,数值越大表明材料的塑性越好。
公式为:
$$
ψ = frac{A_0 - A_1}{A_0} times 100%
$$
其中:
断面收缩率(ψ)常与延伸率(δ)共同评价材料的塑性。两者均为拉伸试验的衍生参数,但ψ更关注局部颈缩变形,δ则反映整体均匀变形。
如需进一步了解具体材料的断面收缩率标准或测试流程,可参考材料力学实验手册或相关行业标准。
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