完整版低碳钢铸铁的拉伸试验

1、乂程力岩实验板告实验名称: 试验班级: 实验组号: 试验成员: 实验日期:一、试验目的1、测定低碳钢的屈服点,强度极限.延伸率5,断而收缩率2、测定铸铁的强度极限叫.3、观察低碳钢拉伸过程中的各种现象如屈服、强化、颈缩等,并绘制拉 伸曲线.4、熟悉试验机和其它有关仪器的使用.二、实验设备1. 液压式万能实验机；2. 游标卡尺三、设备简介万能试验机简介具有拉伸、压缩、弯曲及其凶切等各种静力实验功能的试验机称为万能材料 试验机,万能材料试验机一般都由两个根本局部组成：1、加载局部：利用一定的动力和传动装置强迫试件发生变形,从而使试件 受到力的作用,即对试件加载.2、测控局部：指示试件所受载荷大小及

2、变形情况.!1!、实验原理低碳钢和铸铁是I:程上最广泛使用的材料,同时,低碳钢试样在拉伸试验中 所表现出的变形与抗力间的关系也比较典型.低碳钢的整个试验过程中工作段的 伸长信与荷载的关系由拉伸图表示.做实验时,可利用万能材料试验机的自动绘 图装置绘出低碳钢试样的拉伸图即以下图中拉力F与伸长量AL的关系曲线.需要 说明的是途中起始阶段呈曲线是由于试样头部在试验机夹具内有稍微滑动及试 验机务局部存在间隙造成的.大致可分为四个阶段：1弹性阶段Ob段在拉伸的初始阶段,.-曲线oa段为一直线,说明应力与应变成正比, 即满足胡克定理,此阶段称为线形阶段.线性段的最高点那么称为材料的比例极限 oP,线性段的

3、直线斜率即为材料的弹性投录E.线性阶段后,.-曲线不为直线ab段,应力应变不再成正比,但假设在 整个弹性阶段卸载,应力应变曲线会沿原曲线返回,载荷卸到零时,变形也完全 消失.卸载后变形能完全消失的应力最大点称为材料的弹性极限.,一般 对于钢等许多材料,其弹性极限与比例极限非常接近.2屈服阶段be段超过弹性阶段后,应力儿乎不变,只是在某一微小范闱内上下波动,而应变 却急剧增长,这种现象成为屈服.使材料发生屈服的应力称为屈服应力或屈服极 限o. o当材料屈服时,如果用砂纸将试件外表打磨,会发现试件外表呈现出与轴线 成45斜纹.这是由于试件的45斜截面上作用有最大切应力,这些斜纹是由 于材料沿最大切

4、应力作用面产生滑移所造成的,故称为滑移线.3强化阶段C3段经过屈服阶段后,应力应变曲线呈现曲线上升趋势,这说明材料的抗变形能 力乂增强了,这种现象称为应变硬化.假设在此阶段卸载,那么卸载过程的应力应变曲线为一条斜线如d-d,斜线, 其斜率与比例阶段的直线段斜率大致相等.当载荷卸载到零时,变形并未完全消 失,应力减小至零时残留的应变称为塑性应变或剩余应变,相应地应力减小至零 时消失的应变称为弹性应变.卸载完之后,立即再加载,那么加载时的应力应变关 系根本上沿卸载时的直线变化.因此,如果将卸载后己有塑性变形的试样重新进 行拉伸实验,其比例极限或弹性极限将得到提升,这一现象称为冷作硬化.在硬化阶段应

5、力应变曲线存在一个最高点,该最高点对应的应力称为材料的 强度极限.9,强度极限所对应的载荷为试件所能承受的最大载荷氏.4局部变形阶段.f段试样拉伸到达强度极限.b之前,在标距范围内的变形是均匀的.当应力增 大至强度极限4之后,试样出现局部显著收缩,这一现象称为颈缩.颈缩出现后,使试件继续变形所需载荷减小,故应力应变曲线呈现下降趋势,直至最后在 f点断裂.试样的断裂位置处于颈缩处,断口形状呈杯状,这说明引起试样破坏 的原因不仅有拉应力还有切应力.(5)伸长率和断面收缩率试样拉断后,由保存了塑性变形,标距由原来的L.变为L.用白分比表示的比值A= (L- L) / Lo*lOO%称为伸长率.试样的

6、塑性变形越大,也越大.因此,伸长率是衡量材料 塑性的指标.原始横截而面积为Ao的试样,拉断后缩颈处的最小横截而面积变为A1,用 白分比表示的 比值 Z= (Ao-AD /Ao*lOO%称为断面收缩率.Z也是衡量材料塑性的指标.所以,低碳钢拉伸破坏变形很大,断口缩颈后,端口有45度茬口,由于该 方向上存在最大剪应力t造成的,属于剪切破坏力.1、实验前测低碳钢和铸铁的直径和分三段测低碳钢和铸铁的直径d.、标距Lo以及截面积Aoo材料直径do/mm标距Lo/mm截面 积. Ao/mmIIIHI平均 值/mm121212碳 低钢10. 009. 9010. 0010.109. 709. 909. 80

7、98. 0075. 39铸铁10.109. 7010. 3010. 009. 9010. 009. 9099. 0076. 942、进行低碳钢拉伸试验(1) 将低碳钢按要求放于万能试验机上,并一步一步根据实验要求进行试2记录试验后低碳钢式样的断口直径山、断裂后的标距长度L、断口处、1 一1 V,横截面积冬以及断面形状.断口直径dx/mm断裂后的标距 长度Li/mm断口处横截面 积 A/ mm12平均值5. 005. 005. 0012519. 63断而形状如以下图:试验完成后将拉伸曲线打印出来.抗拉强度6上屈服强度6贝下屈服强度6# 断后伸长率A断面收缩率Z3计算应力值强度、伸长率A及收缩率Z

8、并填写下表.最大力 Fm/KN抗拉强度 6/MP上屈服 应力 Ki/KN上屈服 强度6 si/ MP下屈服 应力 FS：/KN下屈服强度6 / MP断后伸 长率 A/%断面收 缩率 Z/%36. 75487. 4725. 7541.5623.00305. 0827. 55%73. 96%6 = Fm/Ao = 36. 75*10775. 39 = 487. 47 MP6S1= Fsi/Ao =25. 75*10775. 39 = 341.56 MP6 S1= Fs:/Ao =23. 00*10775. 39 = 305. 08 MPA - (L- Lo)/ U *100% -(125-98)/

9、98*100% - 27.55%Z = (Ao- Ax)/Ao* 100% =(75. 39-19. 63)/75. 39*100% =73. 96%3、进行铸铁拉伸试验1将低碳钢按要求放于万能试验机上,并一步一步根据实验要求进行试验.2铸铁断后观察断面形状.3计算应力值强度并填写下表.最大力Fm/KN抗拉强度6 /MP17. 96233. 43抗拉强度 66 = 6= Fm/Ao =17. 96*10776. 94 = 233. 43 MP六、思考题1. 根据实验时发生的现象和实验结果比较低碳钢和铸铁的机械性能有什么 不同？答：低碳钢是典型的塑性材料,拉伸时会发生屈服,会产生很大的塑性 变形,断裂前有明显的颈缩现象,拉断后断口呈凸凹状,而铸铁拉