低碳鋼拉伸試驗.pdf

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1、精品低碳鋼和灰口鑄鐵的拉伸、壓縮實驗1實驗?zāi)康蘑牛^察低碳鋼在拉伸時的各種現(xiàn)象,并測定低碳鋼在拉伸時的屈服極限?,強(qiáng)度極限s?,延伸率?和斷面收縮率?。b10⑵.觀察鑄鐵在軸向拉伸時的各種現(xiàn)象。⑶.觀察低碳鋼和鑄鐵在軸向壓縮過程中的各種現(xiàn)象。⑷.觀察試樣受力和變形兩者間的相互關(guān)系,并注意觀察材料的彈性、屈服、強(qiáng)化、頸縮、斷裂等物理現(xiàn)象。測定該試樣所代表材料的F、F和?l等值。Sb⑸.對典型的塑性材料和脆性材料進(jìn)行受力變形現(xiàn)象比較，對其強(qiáng)度指標(biāo)和塑性指標(biāo)進(jìn)行比較。⑹.學(xué)習(xí)、掌握電子萬能試驗機(jī)的使用方法及其工作原理。

2、2儀器設(shè)備和量具50KN電子萬能試驗機(jī)，單向引伸計，鋼板尺，游標(biāo)卡尺。3試件實驗證明，試件尺寸和形狀對實驗結(jié)果有影響。為了便于比較各種材料的機(jī)械性能，國家標(biāo)準(zhǔn)中對試件的尺寸和形狀有統(tǒng)一規(guī)定。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，（GB6397-86），將金屬拉伸比例試件的尺寸列表如下：試件標(biāo)距長度L橫截面積A圓試件直徑d表示延伸率的符號00011.3A或10d任意任意?1000比例/長短5.65A或5d任意任意?500-可編輯-精品本實驗的拉伸試件采用國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的長比例試件(圖2－1),實驗段直徑d?10mm,標(biāo)距l(xiāng)?100mm。本

3、實驗的壓縮試件采用國家標(biāo)準(zhǔn)（GB7314-87）中規(guī)定的00圓柱形試件h/d?2，d?15mm（圖2－2）。00dh00l圖2－1拉伸試件0圖2－2壓縮試件4實驗原理和方法d0（一）低碳鋼的拉伸實驗在拉伸實驗前，測定低碳鋼試件的直徑d和標(biāo)距l(xiāng)。實驗時，首先將試件安裝在實驗00機(jī)的上、下夾頭內(nèi)，并在實驗段的標(biāo)記處安裝引伸儀，以測量實驗段的變形。然后開動實驗機(jī)，緩慢加載，與實驗機(jī)相聯(lián)的微機(jī)會自動繪制出載荷-變形曲線（F??l曲線，見圖2－3）或應(yīng)力-應(yīng)變曲線（???曲線，見圖2－4），隨著載荷的逐漸增大，材料呈現(xiàn)出不

4、同的力學(xué)性能：?eFdfbca?Fbb?Fs?sP?gf?hoΔld??圖2－3圖2－4（1）彈性階段（Ob段）在拉伸的初始階段，???曲線（Oa段）為一直線，說明應(yīng)力與應(yīng)變成正比，即滿足胡克定理，此階段稱為線形階段。線性段的最高點稱為材料的比例極限（?），線性段的P直線斜率即為材料的彈性摸量E。-可編輯-精品線性階段后，???曲線不為直線（ab段），應(yīng)力應(yīng)變不再成正比，但若在整個彈性階段卸載，應(yīng)力應(yīng)變曲線會沿原曲線返回，載荷卸到零時，變形也完全消失。卸載后變形能完全消失的應(yīng)力最大點稱為材料的彈性極限（?），一般

5、對于鋼等許多材料，其彈性極限與e比例極限非常接近。（2）屈服階段（bc段）超過彈性階段后，應(yīng)力幾乎不變，只是在某一微小范圍內(nèi)上下波動，而應(yīng)變卻急劇增長，這種現(xiàn)象成為屈服。使材料發(fā)生屈服的應(yīng)力稱為屈服應(yīng)力或屈服極限（?）。s當(dāng)材料屈服時，如果用砂紙將試件表面打磨，會發(fā)現(xiàn)試件表面呈現(xiàn)出與軸線成450斜紋。這是由于試件的450斜截面上作用有最大切應(yīng)力，這些斜紋是由于材料沿最大切應(yīng)力作用面產(chǎn)生滑移所造成的，故稱為滑移線。（3）硬化階段（ce段）經(jīng)過屈服階段后，應(yīng)力應(yīng)變曲線呈現(xiàn)曲線上升趨勢，這說明材料的抗變形能力又增強(qiáng)了，

6、這種現(xiàn)象稱為應(yīng)變硬化。若在此階段卸載，則卸載過程的應(yīng)力應(yīng)變曲線為一條斜線（如d?d?斜線），其斜率與比例階段的直線段斜率大致相等。當(dāng)載荷卸載到零時，變形并未完全消失，應(yīng)力減小至零時殘留的應(yīng)變稱為塑性應(yīng)變或殘余應(yīng)變，相應(yīng)地應(yīng)力減小至零時消失的應(yīng)變稱為彈性應(yīng)變。卸載完之后，立即再加載，則加載時的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系基本上沿卸載時的直線變化。因此，如果將卸載后已有塑性變形的試樣重新進(jìn)行拉伸實驗，其比例極限或彈性極限將得到提高，這一現(xiàn)象稱為冷作硬化。在硬化階段應(yīng)力應(yīng)變曲線存在一最高點，該最高點對應(yīng)的應(yīng)力稱為材料的強(qiáng)度極限（?），

7、強(qiáng)度極限所對應(yīng)的載荷為試件所能承受的最大載荷F。bb（4）頸縮階段（ef段）-可編輯-精品試樣拉伸達(dá)到強(qiáng)度極限?之前，在標(biāo)距范圍內(nèi)的變形是均勻的。當(dāng)應(yīng)力增大至強(qiáng)度極b限?之后，試樣出現(xiàn)局部顯著收縮，這一現(xiàn)象稱為頸縮。頸縮出現(xiàn)后，使試件繼續(xù)變形所b需載荷減小，故應(yīng)力應(yīng)變曲線呈現(xiàn)下降趨勢，直至最后在f點斷裂。試樣的斷裂位置處于頸縮處，斷口形狀呈杯狀，這說明引起試樣破壞的原因不僅有拉應(yīng)力還有切應(yīng)力。（二）鑄鐵的拉伸實驗鑄鐵的拉伸實驗方法與低碳鋼的拉伸實驗相同，但是鑄鐵在拉伸時的力學(xué)性能明顯不同于低碳鋼，其應(yīng)力應(yīng)變曲線如

8、圖2－5所示。鑄鐵從開始受力直至斷裂，變形始終很小，既不存在屈服階段，也無頸縮現(xiàn)象。斷口垂直于試樣軸線，這說明引起試樣破壞的原因是最大拉應(yīng)力。?（三）低碳鋼和鑄鐵的壓縮實驗低碳鋼試件在壓縮過程中，在加載開始段，從應(yīng)力應(yīng)變曲線圖2－6可以看出，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，即滿足胡克定?理。當(dāng)載荷達(dá)到一定程度時，低碳鋼試件發(fā)生明顯的屈服現(xiàn)圖2－5象。過了屈服階段后，試件越壓越扁，最終被