金属检测

应力应变曲线是金属材料屈服强度测试的核心可视化载体，直接反映材料从弹性变形向塑性变形过渡的力学行为，其绘制规范度直接影响屈服强度结果的准确性与行业间可比性。本文基于GB/T 228.1-2010等国家标准，系统梳理曲线绘制的关键环节，涵盖坐标设置、数据处理、特征标注等实操要点，为测试人员提供标准化指引。

坐标系统的规范化要求

应力应变曲线的坐标需明确轴定义与比例适配性。横坐标为应变（ε），优先采用无量纲形式（如mm/mm），如需用百分比表示需全文统一；纵坐标为应力（σ），单位固定为MPa（兆帕），符合国际单位制要求。

坐标比例需兼顾曲线特征与可读性。对于低碳钢等有明显屈服平台的材料，建议应变轴每格代表0.001（即0.1%）、应力轴每格代表10MPa，使弹性模量（约200GPa）对应的斜率清晰；对于铝合金等连续屈服材料，应变轴可加密至每格0.0005，应力轴每格5MPa，以突出非比例延伸强度细节。

坐标范围需覆盖完整测试阶段。应力轴上限应至少为屈服强度的1.1倍（如屈服强度300MPa时设为330MPa），应变轴需延伸至0.02（即2%），确保屈服阶段或规定非比例延伸阶段完整呈现。

数据点采集与处理规则

数据采集频率需满足屈服特征捕捉需求。根据GB/T 228.1要求，有明显屈服的材料采样速率不低于50Hz（每秒50点），避免遗漏上屈服点的瞬时峰值；连续屈服材料可降至20Hz，但需保证曲线光滑无断档。

异常数据点需谨慎甄别。因设备振动、试样打滑导致的突变点（应力波动超10%），需结合测试录像确认后删除；材料本征的微小波动（如屈服平台±2MPa变化）应保留，以反映真实性能。

数据插值需遵循“不改变形态”原则。采样点不足时可线性插值补充中间点，但不得对屈服点、平台段等关键区域插值；弹性阶段数据需用最小二乘法拟合，确保弹性模量计算准确。

曲线特征点的标注规范

特征点需按标准符号准确定位。原点（O）为应力应变均为0的点，上屈服强度（σ_uS）是曲线首次下降前的最大应力点，下屈服强度（σ_lS）为屈服阶段的最小或稳定应力点，均需用箭头指向并标注数值。

无明显屈服材料需标注规定非比例延伸强度（σ_p0.2）。方法为：在应变轴找到ε=0.002（0.2%）位置，画一条平行于弹性阶段的辅助线，与曲线交点即为σ_p0.2，标注为“σ_p0.2=XX MPa”。

数值需保留有效位数。根据设备精度（如1级拉力机），应力值修约至整数位（如325MPa），应变值修约至四位小数（如0.0020）；标注位置避开曲线关键区域，确保可读性。

弹性与屈服阶段的绘制细节

弹性阶段需为通过原点的直线。正常测试中试样无初应力，直线应严格过原点；若有初应力（如预紧过度），需注明“初应力σ_0=XX MPa”并调整起点。

弹性阶段斜率需与弹性模量一致。拟合弹性阶段前1/3应变范围（如ε≤0.001）的数据点，计算弹性模量E，确保直线斜率准确；不得为“美观”调整角度，否则会导致屈服强度误差。

屈服阶段需忠实材料特性。有平台的材料（如低碳钢），平台段画水平直线并保留微小波动；连续屈服材料曲线自然过渡至σ_p0.2，不得人为修改形态；多峰屈服（如合金二次屈服）需完整绘制所有峰值并标注。

曲线的修约与精度控制

数值修约遵循GB/T 8170规则。应力修约间隔为1MPa（1级设备）或0.5MPa（0.5级设备），应变修约间隔为0.0001（无量纲）或0.01%（百分比），确保数据一致性。

绘制精度需满足细节呈现。计算机绘制分辨率≥1000×1000像素，线条宽度1pt；手工绘制用毫米方格纸、2H铅笔，线条光滑无毛刺，关键节点用圆规标记。

曲线需含追溯信息。标题栏标注“试样编号：XX；材料牌号：XX；标距：XX mm；设备：XX（编号）；日期：XX”，计算机绘制需保存原始数据文件（如CSV），避免曲线与数据脱离。

特殊情况的曲线处理

包辛格效应曲线需标注预变形。试样经预压缩/拉伸后，屈服点会降低，需注明“预变形：压缩XX%；预应力：XX MPa”，避免误判。

非室温测试需标注温度。温度影响屈服强度（如钢材100℃时下降约10%），标题中标注“测试温度：XX ℃”，弹性阶段注明“E=XX GPa（XX ℃）”。

无效曲线需明确标识。若试样断裂于标距外、打滑或设备故障，曲线标注“无效”并说明原因（如“断裂于夹头，标距变形未体现”）；无效曲线不得用于计算，需重测。