实验一碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验

1、力学实验力学实验碳钢与铸铁的拉伸碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验与压缩实验主讲：张应红2一、试验目的一、试验目的碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验1、测定碳钢在拉伸时的屈服极限、测定碳钢在拉伸时的屈服极限s，强度极限，强度极限b，延，延伸率伸率和断面收缩率和断面收缩率，测定铸铁拉伸时的强度极限，测定铸铁拉伸时的强度极限b。2、观察碳钢、铸铁在拉伸过程中的变形规律及破坏现、观察碳钢、铸铁在拉伸过程中的变形规律及破坏现象，并进行比较，使用绘图装置绘制拉伸图（象，并进行比较，使用绘图装置绘制拉伸图（P-L曲曲线）。线）。3、测定压缩时低碳钢的屈服极限、测定压缩时低碳钢的屈服极限s。和铸铁

2、的强度极。和铸铁的强度极限限b。4、观察低碳钢和铸铁压缩时的变形和破坏现象，并进、观察低碳钢和铸铁压缩时的变形和破坏现象，并进行比较。行比较。5、掌握电子万能试验机的原理及操作方法、掌握电子万能试验机的原理及操作方法6、了解液压万能试验机的工作原理及操作方法、了解液压万能试验机的工作原理及操作方法 3二、试验仪器及设备二、试验仪器及设备1微机控制电子万能微机控制电子万能材料试验机；材料试验机；碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验新三思公司生产的CMT5105，CMT5205电子万能材料试验机42液压万能材料试验液压万能材料试验机；机；碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验碳钢与铸铁的拉伸与

3、压缩实验WE-600B型液压万能材料试验机5碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验3划线尺，游标卡尺。划线尺，游标卡尺。6三、试样三、试样 拉伸试样拉伸试样 1 、拉伸试样：、拉伸试样：碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验 l0标距d01 1）材料类型）材料类型 低碳钢：低碳钢：塑性材料的典型代表 灰铸铁：灰铸铁：脆性材料的典型代表2 2）标准试样：）标准试样：尺寸符合国标的试样 采用圆截面比例试样，试样分为长标距l0 = 10d0 和短标距 l0 = 5d0 两种（如下图所示），我们采用的是标距为l0=10d0的试样。标距：标距：等截面测试部分等截面测试部分7（

4、1 1）圆形截面）圆形截面l0=10d0l0= 5d0碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验l0tb003 .11Al 0065. 5Al 或或（2 2）矩形截面）矩形截面8碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验2 、压缩试样：一般采用短圆柱形，高度、压缩试样：一般采用短圆柱形，高度 h0 = (1.53)d0 。d0h091测定低碳钢拉伸机械性能测定低碳钢拉伸机械性能( (s ss、 s sb 、 d d、 y y ) ) P屈服强度屈服强度：0ssAPs0bbAPs抗拉强度抗拉强度：%100001 llld d伸长率伸长率：%100010 AAAy y断面收断面

5、收缩率缩率：碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验四四 试验原理试验原理OD DlPePpPsPb线弹性阶段线弹性阶段屈服阶段屈服阶段强化阶段强化阶段颈缩阶段颈缩阶段冷作硬化冷作硬化102 2测定灰铸铁抗拉强度测定灰铸铁抗拉强度 b bOFD DlFb0bbAF s s抗拉强度抗拉强度：碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验11碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验3. 3. 测定低碳钢压缩屈服强度测定低碳钢压缩屈服强度scscO FPsc拉伸试验拉伸试验压缩屈服点压缩屈服点：0scscAPs12OFD Dl拉伸试验拉伸试验Fbc4测定灰铸铁抗压强度测

6、定灰铸铁抗压强度s sbc0bcbcAPs强度极限强度极限：碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验13五、实验步骤五、实验步骤 1 、打标点，测量试样尺寸、打标点，测量试样尺寸 在试样的中部划上一条线，然后打上标距在试样的中部划上一条线，然后打上标距l0 。在标距。在标距 l 0 两端及中部三个位置上，测每一个截面的两个相互垂直两端及中部三个位置上，测每一个截面的两个相互垂直方向，测量试样直径，计算其平均值，取三个平均值中方向，测量试样直径，计算其平均值，取三个平均值中的最小值计算试样横截面面积的最小值计算试样横截面面积 A 0 。 2 、试验机准备、试验机准备 电子万能材料试验

7、机电子万能材料试验机（1 1）检查试验机的夹具是否安装好，各种限位是否在）检查试验机的夹具是否安装好，各种限位是否在实验状态下就位；实验状态下就位；（2 2）启动试验机的动力电源及计算机的电源；）启动试验机的动力电源及计算机的电源；（3 3）调出试验机的操作软件，按提示逐步进行操作；）调出试验机的操作软件，按提示逐步进行操作；碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验14液压式万能材料试验机液压式万能材料试验机（1 1）根据估计的最大载荷，选择合适的测力度盘和相应）根据估计的最大载荷，选择合适的测力度盘和相应的摆锤。的摆锤。（2 2）开启液压系统，将测力指针调到零点，并使随动指）开启

8、液压系统，将测力指针调到零点，并使随动指针与测力指针重合。针与测力指针重合。 3 、安装试样、安装试样 电子万能材料试验机电子万能材料试验机 安装时仅将试件上端夹紧，下安装时仅将试件上端夹紧，下端悬空，然后再试件上夹持引伸计；端悬空，然后再试件上夹持引伸计； 液压式万能材料试验机液压式万能材料试验机 先将试件安装在试验机上夹头先将试件安装在试验机上夹头内，再移动下夹头使之达到适当位置，须注意使试样垂内，再移动下夹头使之达到适当位置，须注意使试样垂直，并把试样下端夹紧。直，并把试样下端夹紧。碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验154 、检查与试车、检查与试车 由教师检查上述步骤完

9、成情况，确认正确无误后，开启由教师检查上述步骤完成情况，确认正确无误后，开启油泵，缓慢加载到大约相当于材料比例极限的二分之一油泵，缓慢加载到大约相当于材料比例极限的二分之一时，卸载回零，完成试车。时，卸载回零，完成试车。 5 、加载实验、加载实验 注意加载速度不能太快，加载过程应观察实验机工作是否注意加载速度不能太快，加载过程应观察实验机工作是否正常，绘图记录是否清晰。正常，绘图记录是否清晰。 在拉伸加载过程中应注意观察材料屈服阶段测力盘指针的在拉伸加载过程中应注意观察材料屈服阶段测力盘指针的摆动情况，材料强化、颈缩阶段试样的变形情况，直到试摆动情况，材料强化、颈缩阶段试样的变形情况，直到试样

10、断裂后，记录下屈服点拉力样断裂后，记录下屈服点拉力PS 和对应抗拉强度的最大拉和对应抗拉强度的最大拉力力 P b 。 对铸铁压缩实验，只须注意观察试样断裂前的变形情况，对铸铁压缩实验，只须注意观察试样断裂前的变形情况，并记录对应抗压强度的最大压力并记录对应抗压强度的最大压力 Pbc 。 碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验166 、结束实验、结束实验 取下试样，实验机恢复原状。取下试样，实验机恢复原状。 对断裂后的拉伸试样，测量缩颈处的直径对断裂后的拉伸试样，测量缩颈处的直径 d 1 ，断裂后的，断裂后的标距长度标距长度 l 1 ，并做好相应的记录。，并做好相应的记录。 在绘图

11、器上抬起画笔，取下记录纸。在绘图器上抬起画笔，取下记录纸。 拉伸曲线图拉伸曲线图 如果用电子万能材料试验机的话可以直接打印数据及曲线如果用电子万能材料试验机的话可以直接打印数据及曲线图图碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验17六、实验数据处理六、实验数据处理 1 、计算材料的屈服极限和抗拉强度（抗压强度）、计算材料的屈服极限和抗拉强度（抗压强度） 屈服极限：屈服极限： 抗拉强度：抗拉强度： 抗压强度：抗压强度： 2 、计算材料的伸长率和断面收缩率、计算材料的伸长率和断面收缩率 伸长率：伸长率： 断面收缩率：断面收缩率： 若断口距若断口距l。的一端的距离不在标距长度的中央。的一端

12、的距离不在标距长度的中央1/3区域内，要采用断口移中区域内，要采用断口移中的办法；以度量试件位断后的标距，如果断口发生于的办法；以度量试件位断后的标距，如果断口发生于 l 0 的两端或在的两端或在 l 0 之外之外，则实验无效，应重做。，则实验无效，应重做。 碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验0ssAPs0bbAPs%100001 llld d%100010 AAAy y18若断口距若断口距 l 0 一端小于、等于一端小于、等于 ，则应修正断后标距长度：由，则应修正断后标距长度：由断口处取约等于短段的格数得断口处取约等于短段的格数得 B 点，若剩余格数为偶数，取其点，若剩余格

13、数为偶数，取其一半得一半得 C 点，则标距长度点，则标距长度 l 1 = AB + 2BC 。当剩余格数为奇数。当剩余格数为奇数时，取剩余格数减时，取剩余格数减 1 后的一半得后的一半得 C 点，加点，加 1 后的一半得后的一半得 C 1 点点，则，则 l 1 = AB + BC+BC 1 。 断后标距长的确定方法示意图断后标距长的确定方法示意图 碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验19七、实验现象七、实验现象 碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验20八、实验报告八、实验报告实验报告以表格的形式表达实验结果，并附上必要的文字及实验报告以表格的形式表达实验结果，并

14、附上必要的文字及图形说明，回答思考题。图形说明，回答思考题。碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验九、预习及思考讨论九、预习及思考讨论（1）参考试验机自动绘图仪绘出的拉伸图，分析从试件加力至断裂的过程）参考试验机自动绘图仪绘出的拉伸图，分析从试件加力至断裂的过程可分为哪几个阶段可分为哪几个阶段? 相应于每一阶段的拉伸曲线的特点和物理意义是什么？相应于每一阶段的拉伸曲线的特点和物理意义是什么？（2）S和和b是不是试件在屈服和断裂时的真实应力？为什么？是不是试件在屈服和断裂时的真实应力？为什么？（3）由拉伸试验测定的材料机械性质在工程上有何实用价值？）由拉伸试验测定的材料机械性质在工程上有何实用价值？（4）试验时如何观察碳钢的屈服极限？）试验时如何观察碳钢的屈服极限？（5）WE-30液压试验机上的两个马达各有何用途？能否用工作台升降电机液