铜合金屈服强度测试中，上下屈服点的准确区分是评估材料塑性变形行为的关键环节，直接影响工程设计中材料强度指标的选取。本文结合测试标准、设备操作与曲线分析，系统阐述铜合金上下屈服点的区分方法，为测试人员提供实操指导。
上下屈服点的基本概念
屈服强度是材料从弹性变形进入塑性变形的临界应力值，当材料呈现“明显屈服现象”时，应力-应变曲线会出现“峰值-下降-平台”特征，对应上下屈服点。根据GB/T 228.1-2010《金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法》，上屈服强度（σsu）指试样发生屈服而力首次下降前的最高应力；下屈服强度（σsl）指屈服阶段中不计初始瞬时效应的最低应力。
铜合金中，如黄铜（H62、H68）、锡青铜（QSn4-3）等常表现出明显屈服现象：弹性阶段后，力值先快速上升至峰值（上屈服点），随后因位错滑移启动，力值下降至稳定水平（下屈服点），形成“屈服平台”。
需注意，“明显屈服现象”是区分上下屈服点的前提——若曲线无明显峰值或下降段（如某些高合金化白铜），则只需测定“规定非比例延伸强度”（σp0.2），无需区分上下屈服点。
测试标准的依据与要求
国内铜合金拉伸测试主要遵循GB/T 228系列标准，其对上下屈服点的区分有明确规定：仅当材料呈现明显屈服现象时，才需报告上下屈服强度；若屈服阶段无明显下降（如力值保持恒定），则下屈服点等于上屈服点。
国际标准中，ASTM E8/E8M-21《金属材料拉伸试验标准试验方法》与ISO 6892-1:2019《金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法》的定义与GB/T 228.1一致，但对“初始瞬时效应”的排除更强调——需忽略加载初期因设备惯性或试样偏心导致的力值波动，仅考虑材料本身的屈服行为。
测试前需确认材料是否属于“明显屈服材料”：可通过预试验观察曲线形态，或参考材料手册中该合金的屈服特性（如黄铜通常有明显屈服点，而铝青铜可能无）。
测试设备与试样的准备要求
设备精度直接影响上下屈服点的捕捉：万能试验机需满足力值精度≤±1%（GB/T 16825要求），引伸计需采用class 0.5级（应变分辨率≥1×10-6），确保应变测量准确。
试样加工需严格符合GB/T 6397《金属拉伸试验试样》：圆形试样的标距部分直径公差≤±0.05mm，表面粗糙度Ra≤1.6μm，避免应力集中导致的早期断裂；平板试样的厚度公差≤±0.1mm，边缘无毛刺。
引伸计安装需注意：标距线应与试样轴线重合，夹持力适中（避免压伤试样或松动），确保应变测量范围覆盖弹性阶段至屈服阶段——若引伸计脱落，需重新测试，否则应变数据无效。
加载过程的控制要点
加载速率是影响屈服点表现的关键因素：弹性阶段需控制“应力速率”（如铜合金通常取5~25MPa/s），避免速率过快导致弹性模量测量误差；屈服阶段需切换至“应变速率”（如0.00025~0.0025/s），确保屈服行为充分展现。
GB/T 228.1规定，若采用力控制加载，当力值接近预期屈服强度的90%时，需切换为应变控制，防止力值突变错过上屈服点。例如测试H62黄铜时，预期屈服强度约300MPa，当力值达到270MPa时，切换至应变速率0.0005/s加载。
加载过程中需保持轴向对中：若试样偏心，会导致力值波动（如曲线出现多个小峰值），需调整夹头位置，确保试样轴线与试验机轴线重合——可通过预加载（如5%预期屈服力）检查力值是否稳定。
应力-应变曲线的特征分析
铜合金典型应力-应变曲线分为三个阶段：弹性阶段（直线，斜率为弹性模量E）、屈服阶段（力值先升后降，形成“峰-谷”特征）、强化阶段（力值再次上升）。
上屈服点的曲线特征：弹性阶段结束后，力值首次达到的最大值，对应曲线的“第一峰值”——需注意排除初始瞬时过载（如加载初期力值突然跳变，通常是设备惯性导致，不计入上屈服点）。
下屈服点的曲线特征：上屈服点后，力值下降至的最低值，或稳定屈服阶段的平均应力——若曲线出现“波动平台”（如力值在小范围内变化），则取下屈服阶段的最小应力；若平台稳定（力值不变），则取平台应力值。例如H68黄铜的屈服平台通常持续0.5%~1.5%应变，下屈服点为平台的平均应力。
数据采集与判断的准则
数据采集频率需满足：每秒至少记录10个力值与应变值，确保捕捉到上屈服点的峰值与下屈服点的谷值——若频率过低，可能错过关键特征点（如峰值被平滑处理）。
上屈服点的判断：在应力-应变曲线上，找到“弹性阶段结束后力首次下降前的最高应力”，需排除初始瞬时效应（如加载0.1%应变内的力值波动）。例如某黄铜试样的曲线中，弹性阶段结束于应变0.2%，力值达到315MPa后首次下降，该值即为上屈服点。
下屈服点的判断：根据GB/T 228.1，取下屈服阶段中“不计初始瞬时效应的最低应力”。若曲线有明显平台，取平台的平均应力；若平台不明显（如力值缓慢下降），取屈服阶段的最小应力。例如某锡青铜试样的曲线中，上屈服点300MPa，随后力值下降至280MPa并保持稳定，280MPa即为下屈服点。
常见干扰因素及排除方法
干扰因素1：设备刚性不足——若试验机机架变形，会导致力值滞后（如曲线峰值不明显），需定期校准设备刚性（按GB/T 16825），或采用刚性更高的试验机（如液压式优于电子式）。
干扰因素2：试样打滑——夹头夹紧力不足时，试样会在夹头内滑动，导致力值突然下降（如曲线出现“断崖式”下跌），需检查夹头齿面磨损情况（若齿面变平，需更换夹头），或增加夹紧力（但避免夹断试样）。
干扰因素3：曲线噪声——环境振动（如周围有重型设备）会导致力值/应变数据波动（曲线出现高频小锯齿），需将试验机置于隔振地基上，或关闭周围振动源，测试前预热设备30分钟（减少电子元件噪声）。
铜合金材料特性对区分的影响
不同铜合金的屈服特性差异较大：黄铜（Cu-Zn）因Zn的固溶强化，通常有明显的上下屈服点（如H62的上屈服点约320MPa，下屈服点约290MPa）；锡青铜（QSn4-3）因Sn的弥散强化，屈服平台较短（约0.3%应变），下屈服点需取谷值；
白铜（Cu-Ni）中，低Ni含量（如B10）的屈服点较明显，高Ni含量（如B30）因Ni的固溶强化，屈服阶段不明显（曲线无明显峰值），需测定规定非比例延伸强度（σp0.2）；
铝青铜（QAl9-4）因Al的时效强化，通常无明显屈服点，曲线从弹性阶段直接进入强化阶段，此时无需区分上下屈服点，只需报告σp0.2（如0.2%非比例延伸对应的应力）。
实操案例：H62黄铜的上下屈服点区分
试样参数：H62黄铜圆形试样，直径Φ10mm，标距50mm，表面粗糙度Ra=1.2μm；设备：万能试验机（力值精度±0.5%），class 0.5级引伸计（标距50mm）；
加载过程：弹性阶段应力速率10MPa/s，当力值达到270MPa（预期屈服强度90%）时，切换为应变速率0.0005/s加载；曲线特征：弹性阶段直线（E=105GPa），随后力值升至325MPa（上屈服点，第一峰值），然后下降至295MPa，保持稳定（屈服平台，应变0.5%~1.2%）；
数据处理：上屈服点取325MPa（曲线第一峰值），下屈服点取295MPa（平台平均应力）；报告中附曲线截图，标注“弹性阶段”“上屈服点（σsu）”“下屈服点（σsl）”，并记录加载速率、引伸计型号等信息。
测试报告中的记录与表述要求
测试报告需明确记录：试样信息（合金牌号、规格、热处理状态）、设备信息（试验机型号、引伸计级别）、加载参数（应力速率、应变速率）、曲线特征（是否有明显屈服现象）；
上下屈服点的表述需符合标准：如“上屈服强度σsu=325MPa（GB/T 228.1-2010，力首次下降前的最高应力）”“下屈服强度σsl=295MPa（GB/T 228.1-2010，屈服阶段不计初始瞬时效应的最低应力）”；
若曲线无明显上下屈服点，需说明“该合金无明显屈服现象，测定规定非比例延伸强度σp0.2=310MPa”，并附曲线截图（标注0.2%非比例延伸线）。