实验一 低碳钢、铸铁的拉伸实验

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1、实验一低碳钢、铸铁的拉伸实验拉压实验是材料的力学性能实验中最基本最重要的实验，是工程上广泛使用的测定材料力学性能的方法之一。一、实验目的：1、了解万能材料试验机的结构及工作原理，熟悉其操作规程及正确使用方法。2、通过实验，观察低碳钢和铸铁在拉伸时的变形规律和破坏现象，并进行比较。3、测定低碳钢拉伸时的屈服极限σs、强度极限σb、延伸率δ和截面收缩率ψ，铸铁拉伸时的强度极限σb。二、实验设备及试样1、万能材料试验机2、游标卡尺3、钢直尺4、拉伸试样：图2.7拉伸试样由于试样的形状和尺寸对实验结果有一定影响，为便于互相比较，应按统一规定

2、加工成标准试样。图2.7分别表示横截面为圆形和矩形的拉伸试样。L0是测量试样伸长的长度，称为原始标距。按现行国家GB6397-86的规定，拉伸试样分为比例试样和非比例试样两种。比例试样的标距L0与原始横截面A0的关系规定为（2.2）式中系数k的值取为5.65时称为短试样，取为11.3时称为长试样。对直径d0的圆截面短试样，=5d；对长试样，。本实验室采用的是长试样。非比例试样的L0和A0不受上列关系的限制。试样的表面粗糙度应符合国标规定。在图2.7中，尺寸Ｌ称为试样的平行长度，圆截面试样Ｌ不小于Ｌ0＋d0；矩形截面试样Ｌ不小于Ｌ0＋

3、b0/2。为保证由平行长度到试样头部的缓和过渡，要有足够大的过渡圆弧半径Ｒ。试样头部的形状和尺寸，与试验机的夹具结构有关，图2.7所示适用于楔形夹具。这时，试样头部长度不小于楔形夹具长度的三分之二。三、实验原理及方法图2.9低碳钢拉伸时的P-△L曲线常温下的拉伸实验是测定材料力学性能的基本实验。可用以测定弹性Ｅ和μ，比例极限σp，屈服极限σs（或规定非比例伸长应力），抗拉强度σb，断后伸长率δ和截面收缩率ψ等。这些力学性能指标都是工程设计的重要依据。1、低碳钢拉伸实验图2.91）、屈服极限σs及抗拉强度σb的测定　对低碳钢拉伸试样加

4、载，当到达屈服阶段时，低碳钢的Ｐ－△Ｌ曲线呈锯齿形（图2.8）。与最高载荷Ｐsu对应的应力称为上屈服点，它受变形速度和试样形状的影响，一般不作为强度指标。同样，载荷首次下降的最低点（初始瞬时效应）也不作为强度指标。一般将初始瞬时效应以后的最低载荷Ｐsl，除以试样的初始横截面面积Ａ0，作为屈服极限σs，即σs＝（2.3）若试验机由示力度盘和指针指示载荷，则在进入屈服阶段后，示力指针停止前进，并开始倒退，这时应注意指针的波动情况，捕捉指针所指的最低载荷Psl。图2.8低碳钢拉伸时的P-△L曲线屈服阶段过后，进入强化阶段，试样又恢复了抵抗

5、继续变形的能力（图2.8）。载荷到达最大值Pb时，试样某一局部的截面明显缩小，出现“缩颈”现象。这时示力度盘的从动针停图2.9留在Pb不动，主动针则迅速倒退，表明载荷迅速下降，试样即将被拉断。以试样的初始横截面面积Ao除Pb得抗拉强度σb，即（2.4）2）伸长率δ及截面收缩率ψ的测定　　试样的标距原长为Ｌ0，拉断后将两段试样紧密地对接在一起，量出拉断后的标距长为Ｌ1，断后伸长率应为δ＝×１００％(2.5)图2.9断口移中法测L1断口附近塑性变形最大，所以Ｌ1的量取与断口的部位有关。如断口发生于Ｌ0的两端或在Ｌ0之外，则实验无效，应重

6、做。若断口距Ｌ0的一端的距离小于或等于（图2.9），则按下述断移中法测定Ｌ0。在拉断后的长段上，由断口处取约等于短段的格数得Ｂ点，若剩余格数为偶数（图2.9b），取其中一半得Ｃ点，设ＡＢ长为a，ＢＣ长为b，则Ｌ1＝a＋2b。当长段剩余格数为奇数时（图2.9c），取剩余格数减１后的一半得Ｃ点，加１后的一半得Ｃ1点，设ＡＢ、ＢＣ和ＢＣ1的长度分别为a、b1和b2，则Ｌ1＝a＋b1＋b2。试样拉断后，设缩颈处的最小横截面面积为Ａ1，由于断口不是规则的圆形，应在两个相互垂直的方向上量取最小截面的直径，以其平均值计算Ａ1，然后按下式计算断面收

7、缩率：ψ＝×１００％(2.6)2、铸铁拉伸实验　铸铁属于脆性材料，拉伸过程中，没有屈服和“颈缩”现象，它的Ｐ－△Ｌ曲线近似一条斜直线（如图2.10），本实验我们只测铸铁的抗拉强度极限，所以实验结束后，主动针退回零位，从动针所指示的载荷即是Ｐb，代入式(2.4)计算得出σb。四、实验步骤1、测量试样直径　在标距Ｌ0的两端及中部三个位置上，沿两个相互垂直的方向，测量试样直径，以其平均值计算各横截面面积，再以三个横截面面积中的最小值为Ａ0。2、试验机准备　根据试样尺寸和材料，估计最大载荷，选择相适应的示力度盘和摆锤重量，需要自动绘图时，事

8、先应将滚筒上的纸和笔装妥。先关闭送油阀和回油阀，再开动油泵电机，待油泵工作正常后，开启送油阀将活动平台上升约１cm，以消除其自重。然后关闭送油阀，调零。3、安装试样　安装拉伸试样时，对Ａ型试验机，可开动下夹头升降电机以调整下夹头的位置