低碳钢拉伸试验报告讲诉

1、低碳钢拉伸试验 、 试验目的 1 测定低碳钢在退火、正火和淬火三种不同热处理状态下的强度与塑性性能； 2 测定低碳钢的应变硬化指数和应变硬化系数。 、试验原理 拉伸试验是评定金属材料性能的常用检测方法，可以测定试样的强度与塑性性能。 试验过程中用万能材料试验机拉伸试样， 直至断裂； 用游标卡尺量测试样的原始标 距（ L0）、断后标距（ Lu）、试样直径（ d0）以及试样断裂后缩颈处最小直径（ du），并从 计算机中读出最大拉伸力（ Pm）和试样应变为 0.2 时对应的拉力（ P0.2 ）；之后根据计算 公式对试验数据进行处理得出断后伸长率（A）、断面收缩率（ Z）、抗拉强度（ Rm）、非 比例

2、延伸强度（ RP0.2）等，最后进行误差分析。运用得出的数据，根据Hollomon 公式以 及线性拟合计算低碳钢的应变硬化指数n 和应变硬化系数 k。 低碳钢试样在拉伸试验中表现出较为典型的变形 -抗力之间的关系， 在“力 -延伸曲 线”中可以看到明显的四个阶段： 1. 弹性阶段：这一段试样发生完全弹性变形，当载荷完全卸除，试样恢复原样； 2. 屈服阶段：这一阶段试样明显增长，但载荷增量较小并出现上下波动，若略去 这种载荷读数的微小波动，屈服阶段在“力 - 延伸曲线”上可以用水平线段表 示； 3. 强化阶段：由于材料在塑性变形过程中发生加工硬化，这一阶段试样在继续伸 长的过程中，抗力也不断增加

3、，表现为曲线非比例上升； 4. 颈缩阶段和断裂：试样伸长到一定程度之后，载荷读数开始下降，此时可以看 到在试样的某一部位的横截面面积显著收缩， 出现颈缩现象， 直到试样被拉断。 试验一般在室温 1030的温度范围内进行，若对温度有严格要求，则温度应控 制在 23 5范围内。 三、试验设备及材料 3.1 试验材料与试样 3.1.1 试验材料 表 1 试验材料 材质 热处理 特点 低碳钢 退火：将 钢加 热到 Ac3 或 Ac1 以上 30-50 ，保温一段时间后， 缓慢而均匀的 冷却 降低硬度，使材料便于加工， 使钢晶粒细化，消除应力 低碳钢 正火：将钢加热到 Ac3 或 Acm 以上 30-5

4、0 ，保温后在空气中冷却 使晶粒细化，各项机械性能均 较好 低碳钢 淬火：对于亚共析钢，即低碳钢和中碳钢 加热到 Ac3 以上 30-50 ，在此温度下保 持一段时间， 使钢的组织全部变成奥氏体， 然后快速冷却（水冷或油冷）的过程 硬度大，适合对硬度有特殊要 求的部件 3.1.2 试样 本试验使用退火低碳钢、正火低碳钢、淬火低碳钢的 R4 圆形截面比例试样 GB/T228-2002 )各一个。 根据 GB/T228-2002 规定， R4 试样的规格如下 表2 R4 比例试样参数 比例系数 k=L0/ 试样直径 d/mm 过度弧半径 r/mm 原始标距 L0/mm 平行长度 Lc/mm 5.6

5、5 10 7.5 50 55 尺寸公差 /mm 0.07 形状公差 /mm 0.04 图 1 低碳钢拉伸试验 R4 试样 3.2 测量工具、仪器、设备 1. 设备仪器 (1) 游标卡尺 a. 国标 GB/T228-2002 中要求其分辨率应优于 0.1mm，准确到 0.25 ； b. 实验室中游标卡尺的量程为 150mm，精确度为 0.02 毫米。 (2) 引伸计 a. 国标 GB/T228-2002 中规定测定非比例延伸强度时应使用不劣于 1 级准确度的引伸计， 测定抗拉强度时应使用不劣于 2 级准确度的引伸计； b. 实验室中使用电子引伸计，型号为YYU，其规格为 25/50 ，即标距为

6、50.0mm，最大位 移为 25.0mm；变形量精度为 1%。 (3) 材料试验机 a.国标 GB/T228-2002 中规定应使用 1级或优于 1 级准确度的材料试验机。 b. 实验室中的万能材料试验机的型号是“WDW-200D微机型控制电子式万能材料试验 机”，其各项参数为： 试验力准确度：优于示值的 0.5%； 变形测量准确度：在引伸计满量程的2%100%范围内优于示值的 1%； 横梁位移测量：分辨率的 0.001mm； 衡量速度： 6mm/min； 测力传感器的精度： 0.005 。 (4) 试样标线器 实验室中的试样标线器的规格为：每格10mm，一共 10 格；标距误差 1%。 四、

7、实验步骤 1. 将试样编号为 1、 2、 3(每根试样的热处理信息未知，需由测量分析得出)； 2. 测量试样的原始直径。 在试样粗细均匀范围内的两端和中间取三个横截面， 在每个横 截面相互垂直的方向上个测量一次， 算出三处的直径平均值， 取其中最小的数据最为试样的 原始直径值； 3. 用试样标线器标识标距，每根试样划 4 条标距，最两端两条相距 60mm，中间两条相 距 40mm； 4. 在万能材料试验机上装卡试样； 5. 安装引伸计，确保引伸计与计算机正确相连并可用； 6. 进行试验。通过计算机对试验机参数进行设置， 之后启动加载程序， 电脑自动记录 “力 -延伸曲线”、上下屈服点对应的力、

8、试验过程中的最大力等各项参数；在达到最大力之后， 取下引伸计，试验机继续加载直至试样断裂；停止试验机； 7. 取下试样，将两段试样沿断口对齐， 用游标卡尺测量断后标距， 测量 6次取算数平均 值；断口处最小直径，相互垂直的方向上各测量一次后取算数平均值； 8. 1 、2、3号试样分别进行上述 2至 7步骤； 9. 数据处理。 五、试验结果及讨论 1. 原始试验数据 对试验数据的有效性进行初步分析， 原则上只有断裂处与最接近的标距标记的距离不小 于原始标距的三分之一情况方为有效(GB/T228-2002 )。该试验中， 3 号试样断裂处在试样 的一端，因此 3 号试样的断后标距为无效数据。 表

9、1 试样断前标距和原始直径 试 样 编 号 试样断裂前 原始 标距/ L0/mm 上部 中部 下部 原始 直径 / d0/mm 测量值 /mm 平均 值 /mm 测量值 /mm 平均 值 /mm 测量值 /mm 平均 值 /mm 1 50.0 10.00 10.04 10.02 10.00 10.00 10.00 10.06 10.04 10.05 10.00 2 50.0 10.00 10.02 10.01 10.00 10.04 10.02 10.04 10.04 10.04 10.01 3 50.0 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10

10、.00 10.00 10.00 表 2 试样断后标距和断后颈缩处直径 测量组别 试样断裂后 1 号试样 2 号试样 3 号试样 Lu/mm du/mm Lu/mm du/mm Lu/mm du/mm 1 67.74 5.74 68.52 6.04 数据失效 6.64 2 5.70 68.60 数据失效 3 5.72 68.62 数据失效 4 5.74 68.44 数据失效 5 5.74 68.50 数据失效 6 5.80 68.52 数据失效 平均值 67.74 = 5.74 68.53 =6.04 数据失效 =6.64 表 3 试样 1 的试验数据 序号 最大力非比例伸长率 /% 最大试验力

11、 /KN 抗拉强度 /MPa 下屈服强度 /MPa 序号 最大力非比例伸长率 /% 最大试验力 /KN 抗拉强度 /MPa 下屈服强度 /MPa 1 21.09992 31.156 396.6896 245.658 图 1 试样 1 的应力 -应变曲线 表 4 试样 2 的试验数据 序号 最大力非比例伸长率 /% 最大试验力 /KN 抗拉强度 /MPa 下屈服强度 /MPa 2 21.117 34.781 441.9601 284.089 表 5 试样 3 的试验数据 序号 最大力非比例伸长率 /% 最大试验力 /KN 抗拉强度 /MPa 规定非比例延伸强 度/MPa 3 1.085013 5

12、3.411 680.0484 Rp0.2: 554.5964 图 3 试样 3 的应力 -应变曲线 表 6 均匀塑性变形阶段力 - 延伸数据 1 号试样 2 号试样 3 号试样 力/N 延 伸 L /mm 力/N 延 伸 L /mm 力/N 延 伸 L /mm 1 21626 1.5698 24428 1.5264 43772 0.2589 2 22544 1.6977 25545 1.6582 44507 0.2754 3 23518 1.9307 26549 1.8600 45519 0.2998 4 24516 2.2194 27513 2.1034 46536 0.3264 5 255

13、26 2.5709 28517 2.4061 47548 0.3555 6 26534 2.9935 29519 2.7673 48539 0.3871 7 27535 3.5189 30523 3.2108 49540 0.4237 8 28539 4.2086 31528 3.7727 50534 0.4657 9 29560 5.2230 32541 4.5440 51549 0.5178 10 30651 7.2492 33574 5.7540 52515 0.5838 选取均匀变形阶段试验数据点的时候，采取均匀取点的方式，力值每间隔约 1000N 取 一个点，每个试样选取 10 个数

14、据点。 2.试验数据处理 （ 1）断后伸长率 断后标距测量准确度 = 0.067 0.25 因此，试验测量的断后标距数据可用。 1 号试样： 断后标距测量的不确定度 因此， ， 由此可得： 由此可以得到， 1 号试样断后伸长率的不确定度为 因此， 1 号试样的断后伸长率为 2 号试样： 由中计算公式可得： 由此可以得到， 2 号试样断后伸长率的不确定度为 因此， 2 号试样的断后伸长率为 3 号试样： 3 号试样的断后伸长率。 3 号试样的断后标距数据失效，因此无法得到 （2）断面收缩率 断后颈缩处最小直径测量的准确度 =0.033 200N/mm2 1000N/mm2 2 1000N/mm2 2 1 N/mm2 2 5 N/mm2 2 10 N/mm2 A 0.5% Z 0.5% (2) 测量结果的不确定度 标准差： 原始标距 断后标距 原始直径 断后直径 Ud0= Udu= 误差传递公式： 断后伸长率的不确定度 断面收缩率的不确定度 试样 编号 上部 中部 下部 原始 直径 / d0/mm 测量值 /mm 平均 值 /mm 测量值 /mm 平均 值 /mm 测量值 /mm