低碳钢和铸铁的扭转试验报告

1、-1 -、试验目的1 1、测定低碳钢的剪切屈服极限 I I S S。和剪切强度极限近似值 I Ib b。s sb b2 2、测定铸铁的剪切强度极限 T Tb b。3 3、观察并分析两种材料在扭转时的变形和破坏现象。二、设备和仪器1 1、材料扭转试验机2 2、游标卡尺三、试验原理1 1、低碳钢试样对试样缓慢加载，试验机的绘图装置自动绘制出 T-T-4曲线（见图 1 1）。最初材料处丁图1-3T图i低碳钢是扭转试验弹性状态，截面上应力线性分布，T-T-4图直线上升。到 A A 点，试样横截面边缘处剪 应力达到剪切屈服极限rso以后，由屈服产生的塑性区不断向中心扩展，T-T-4图呈曲线上升。至 B

2、B 点，曲线趋丁平坦，这时载荷度盘指针停止不动或摆动。这不动扭转试验报告-2 -或摆动的最小值就是屈服扭矩 T Ts。再以后材料强化，T-T- 4 4 图上升，至 C C 点试样断裂在试验全过程中，试样直径不变。断口是横截面（见图2a2a）, ,这是由丁低碳钢抗剪能力小丁抗拉能力，而横截面上剪应力最大之故。图2低碳钢和铸铁的扭转端口形状据屈服扭矩 孔=匹（2-12-1）4W4Wp按式 2-12-1 可计算出剪切屈服极限Tso据最大扭矩 T Tb可得：T Tb= 迪（2-22-2）4W4Wp p说明：（1 1）公式（2-12-1）是假定横截面上剪应力均达到s后推导出来的。公式（2-22-2）形式

3、上与公式（2-12-1）虽然完全相同，但它是将由塑性理论推导出的 NadaiNadai 公式略去了一项 后得b)按式 2-22-2 可计算出剪切强度极限近似值 r rb-3 -到的，而略去的这一项不一定是高阶小量，所以是近似的。（2 2）国标 GB10128-88GB10128-88 规定和r b均按弹性扭转公式计算，这样得到的结果可以-4 -用来比较不同材料的扭转性能，但与实际应力不符。IIII、铸铁试样铸铁的曲线如图 3 3 所示。呈曲线形状，变形很小就突然破裂，有爆裂声。断裂面粗糙，是与轴线约成 45450 0角的螺旋面（见图 1-3-2b1-3-2b）。 这是由丁铸铁抗拉能力小丁抗剪

4、能力，而这面上拉应力最大之故。据断裂前的最大扭矩 T Th hb按弹性mi_?_ ?图3铸铁扭转曲线图四、试验步骤1 1、测量试样尺寸以最小横截面直径计算截面系数（抗扭截面模量）W Wp。2 2、试验机准备刻度盘指针调零指针调零，安装绘图记录纸，安装记录笔。3 3、安装试样，用粉笔在试样上画一母线，用以观察试样变形情况。4 4、测试扭转公式 1-3-31-3-3 可计算抗扭强度rb。-5 -对低碳钢试样，起先缓慢加载，注意观察绘图和载荷指针转动情况。待记录下屈服扭矩 T Ts后改用快速加载，直至断裂记录下最大扭矩 T Ts。对铸铁试样，慢速加载，注意观察绘图、载荷指针转动和试样变形情况直到 试样断裂，记录下最大扭矩 T Tb。5 5、取下试样，观察并分析断口形貌和形成原因。6 6、试验机回复原状，活理现场。五、思考题1 1、根据低碳钢和铸铁试样扭转破坏的情况分析破坏原因。答：低碳钢试件受扭转时沿横截面破坏，此破坏是由横截面上的切应力造成 的，说明低碳钢的抗剪强度较差；铸铁试件受扭转时沿大约 4545 度斜截面破坏，断口 粗糙，此破坏是由斜截面上的拉应力造成的，说明铸铁的抗拉强度较差。2 2、铸铁扭转破坏断裂面为何是 45450 0螺旋面？答：铸铁扭转破坏断裂面为何是 4