低碳钢是一种抗压等强度材料

1、低碳钢是一种抗压等强度材料第1页，共25页，2022年，5月20日，22点41分，星期日实验任务 1.测定拉伸时低碳钢的 、 、 、 ；铸铁的 ;测定压缩时铸铁的 和低碳钢的 。2.测定扭转时低碳钢的 、 ;测定扭转时铸铁的实验要求 1.初步掌握金属材料机械性能的测试方法。 2.观察、比较、总结低碳钢与铸铁材料力学性能 的特点与差别。第2页，共25页，2022年，5月20日，22点41分，星期日教学重点：比较低碳钢与铸铁的力学性能。 教学难点：低碳钢扭转屈服极限及强度极限。实验设备：1.游标卡尺； 2.金属拉伸试样标距仪； 3.万能材料试验机; 4.扭转试验机。 第3页，共25页，2022年，

2、5月20日，22点41分，星期日实验原理低碳钢拉伸：低碳钢拉伸分为四个阶段： 即弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩 阶段。 强度指标有：屈服极限： （名义应力）强度极限： （名义应力） 第4页，共25页，2022年，5月20日，22点41分，星期日塑性指标有：断面延伸率：断面收缩率： 为塑性材料 为脆性材料 测量时，请注意断口移中的问题。 第5页，共25页，2022年，5月20日，22点41分，星期日铸铁的拉伸：铸铁拉伸没有屈服极限，只有唯一指标是强度极限：低碳钢的压缩：低碳钢的压缩与拉伸类似，只是没有强度极限，只有屈服极限：铸铁的压缩：铸铁的压缩只有强度极限：第6页，共25页，2022年，5

3、月20日，22点41分，星期日低碳钢扭转：扭矩T和扭转角之间的关系曲线如下图所示：它与拉伸图相似，曲线上的OA段为直线，表示与T成正比，材料服从虎克定律。T0第7页，共25页，2022年，5月20日，22点41分，星期日TT=TSdTTTTTTST第8页，共25页，2022年，5月20日，22点41分，星期日对于强度极限也可以推出 低碳钢扭转试样的断口为平断口，由于低碳钢抗拉能力强，抗剪能力差， 故从横断面剪断。 第9页，共25页，2022年，5月20日，22点41分，星期日铸铁扭转： 铸铁抗剪能力强，抗拉能力差，由于 ，故沿着 方向成45方向的螺旋线拉断。 T0第10页，共25页，2022年

4、，5月20日，22点41分，星期日实验步骤拉、压实验： 1.测定试样直径：拉伸时取试样三个截面（两端及中间），在相互垂直两个方向各测量一次直径，取其算术平均值表示该处直径，取三次算术平均值中的最小值作为试样计算直径。 压缩时，在试样的长度中央取一处予以测量，在相互垂直两个方向各测量一次直径，取其算术平均值作为试样的计算直径。第11页，共25页，2022年，5月20日，22点41分，星期日 2.将试样放在金属拉伸试样标距仪上打标记每mm打一个标记，共打个标记。 3.选择测力范围： 万能材料试验机共有、N三个读盘。根据附录查得低碳钢（级）的强度极限为a、灰口铸铁的压缩强度极限为a。试样横截面面积约

5、为.mm由 ，可估算出拉伸试验最大载荷在之间；压缩试验最大载荷在之间。因此，做拉伸试验时选择的读数盘，做压缩试验时选择的读数盘。并在摆杆上配置相应的摆锤使与所选用的测力度盘相匹配。 第12页，共25页，2022年，5月20日，22点41分，星期日装好绘图仪：选择合适的绘图比例，将记录笔装在笔架上，记录纸卷于卷纸筒上。 5.指针调零：先开动油泵电动机，打开送油阀，将活动平台上升起少许，然后关闭油阀。转动摆杆上的平衡铊，使摆杆保持铅垂位置。再转动水平齿杆，使指针对准“零”点。 第13页，共25页，2022年，5月20日，22点41分，星期日6.安装试样：拉伸时先将试样安装在试验机的上夹头内，此时下

6、夹头不得夹住试样，再开动下夹头升降电动机，调整下夹头位置，把试样夹紧。压缩时，将试样置于试验机的活动平台球形承垫的中心位置上。7.进行试验：控制试验机进油阀，用适当的速度对试样加力。注意观察测力指针的转动，自动绘图的情况和相应的实验现象。读取屈服荷载和极限荷载b。第14页，共25页，2022年，5月20日，22点41分，星期日试验结束后，取下试样，观察断口形状。低碳钢拉伸断口形状为杯锥状，在拉伸试样断口的边缘部分基本上与轴线成方向，这显然是由剪应力引起的破坏断口中心部分与轴线垂直，这显然是由三向拉应力引起的破坏。 铸铁的拉伸断口形式与轴线垂直的平断 口，这是由于铸铁的抗拉能力最差，是由 拉应力

7、引起的破坏。 第15页，共25页，2022年，5月20日，22点41分，星期日 低碳钢压缩成鼓形。由于低碳钢压缩时会产生很大的横向变形，但由于试样两端面与试验机支承垫板间存在磨擦力，约束了这种横向变形，故试样出现显著的鼓胀。 铸铁的压缩断口与轴线大约成的方向上发生破裂。这是由于脆性材料的抗剪强度低于抗压强度，从而使试样被剪断。 和d的测定：把两节试样对接好后，量取其长度与直径。第16页，共25页，2022年，5月20日，22点41分，星期日测定试样直径： 取试样三个截面（两端及中间），在相互垂直两个方向各测量一次直径，取其算术平均值表示该处直径，取三次算术平均值中的最小值作为计算直径。扭转实验

8、步骤第17页，共25页，2022年，5月20日，22点41分，星期日.选择测力范围: 型扭转试验机共有m、m、m、m四个读数盘。由实验原理的单元体可知，在方向上的拉应力最大。且 ，在书上查不到最大剪应力，就查最大拉应力即可。根据附录查得低碳钢（级）的强度极限为375a。试样的抗扭截面模量为.mm。由 ，可估算出扭转试验最大载荷为8.5121m。考虑到试样材料的不均匀性，选择m的读数盘，并把量程选择手轮转到m上。 第18页，共25页，2022年，5月20日，22点41分，星期日装好自动绘图器的笔和纸，打开绘图器。安装试样： 先将试样一端装在固定夹头中，（在装试样时，请注意试样对中的问题。试样如不

9、对中，则试样受力后，不但受到扭转的力，而且还会受到弯曲的力。因此，在装试样时，必须对中。使夹头中的两个四方垫块左右对中，使试样上、下空隙相等即可。）再使加载机构作水平移动，使试样另一端插入加载夹头中，由于试样夹持部分是由两个平面组成，若与加载夹头的两个平面没有对好，即可调节测速电位器，使加载夹头的两个平面与试样的两个平面对好。先紧固定夹头，再紧加载夹头。 第19页，共25页，2022年，5月20日，22点41分，星期日5.调节测量转速装置指零点。6.根据试样要求选定加载方向，调节测速电位器进行加载。读取相关读数。7.试验结束后，取下试样，观察断口形状。第20页，共25页，2022年，5月20日

10、，22点41分，星期日 低碳钢扭转破坏断口为与轴线垂直的 平断口。因为低碳钢的抗扭强度小于抗 拉强度，所以沿其横截面被剪断。它是 由剪应力而引起的破坏。 铸铁的扭转破坏断口为沿其方 向成一螺旋面。因为铸铁的抗拉强度小 于抗扭强度，故沿其方向被拉断。 它是由拉应力引起的破坏。 第21页，共25页，2022年，5月20日，22点41分，星期日结果整理（按表进行修约） 低碳钢拉伸：强度指标： 屈服极限： 强度极限：塑性指标： 断面延伸率： 断面收缩率： 第22页，共25页，2022年，5月20日，22点41分，星期日铸铁拉伸： 强度极限： 低碳钢压缩： 屈服极限： 铸铁的压缩： 强度极限： 第23页，共25页，2022年，5月20日，22点41分，星期日低碳钢扭转： 屈服极限： 强度极限：铸铁