鑄鐵低碳鋼的力學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)組別： 組實(shí)驗(yàn)者姓名： 實(shí)驗(yàn)日期：實(shí)驗(yàn)一 金屬的拉伸實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?.觀察材料拉伸時的負(fù)荷位移曲線，了解拉伸變形的幾個階段。2.測定低碳鋼材料的屈服強(qiáng)度，拉伸強(qiáng)度，延伸率和斷面吸收率。3. 測定鑄鐵材科抗拉強(qiáng)度，延伸率，斷面吸收率。4.比較低碳鋼與鑄鐵拉伸時的力學(xué)性質(zhì)。5.比較了解電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)構(gòu)構(gòu)造及工作原理。2、 實(shí)驗(yàn)原理用拉伸力將試樣拉伸，一般拉至斷裂以便測定其力學(xué)性能。3、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備機(jī)器型號：CSS-44100電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)量程： 最大扭荷100KN測量直徑的量具：千分尺 精度：0.01mm測量長度的量具：游標(biāo)卡尺 精度：0.02mm四、實(shí)驗(yàn)步驟1.

2、測量試樣尺寸，在試樣上做出標(biāo)距標(biāo)記2.試驗(yàn)機(jī)準(zhǔn)備3.安裝試樣4.進(jìn)行試驗(yàn)5.儲存試驗(yàn)結(jié)果，并取下試樣6.測量斷后試樣尺寸7.恢復(fù)原狀五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果實(shí)驗(yàn)材料實(shí)驗(yàn)前實(shí)驗(yàn)后截面尺寸d1(mm)截面面積A1(mm2)標(biāo)距L1(mm)斷口截面尺寸 d2(mm)截面面積A2(mm2)斷后長度L2(mm)測量部位沿兩正交反向測得的數(shù)值(mm)平均值(mm)最小平均值(mm)沿兩正交反向測得的數(shù)值(mm)平均值(mm)低碳鋼上110.0010.3010.3083.2849.4216.386.4232.3562.88210.60中19.9810.49211.0026.46下110.8011.00211.

3、20鑄鐵上110.009.959.9577.7249.0019.909.8876.6349.6429.90中110.009.9629.9229.86下19.889.8629.84實(shí)驗(yàn)材料屈服強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度伸長率(%)斷面收縮率(%)載荷(N)強(qiáng)度(Mpa)載荷(N)強(qiáng)度(Mpa)低碳鋼25371.42304.6535657.14428.1627.2361.16鑄鐵無無12800.03164.691.311.406、 繪制低碳鋼拉伸時的應(yīng)力應(yīng)變曲線 鑄鐵拉伸時的應(yīng)力應(yīng)變曲線7、 畫出低碳鋼和鑄鐵的斷口草圖，并說明其特征鑄鐵低碳鋼九、 思考題 用統(tǒng)一材料制作的長、短比例制件各一根，拉伸試驗(yàn)所測得的屈

4、服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷面收縮率和延伸率都相同嗎？答：相同，因?yàn)檠由焓湛s率與試件的標(biāo)距長度有關(guān)，比例試件的橫截面積和長度存在一定比例關(guān)系。實(shí)驗(yàn)二 金屬的壓縮實(shí)驗(yàn)一、材料力學(xué)壓縮試驗(yàn)?zāi)康募耙?.測定壓縮時低碳鋼的屈服強(qiáng)度和鑄鐵的抗壓強(qiáng)度2.觀察低碳鋼和鑄鐵試樣壓縮時的變形和破壞特征二、實(shí)驗(yàn)原理用壓縮力將試樣壓縮，一般延性材料壓至屈服，脆性材料壓至斷裂以測定壓縮時的力學(xué)性能三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1.電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)2.游標(biāo)卡尺3.千分尺四、實(shí)驗(yàn)步驟1.測量試樣尺寸2.試驗(yàn)機(jī)準(zhǔn)備3.安裝試樣4.進(jìn)行試驗(yàn)5.結(jié)束工作，恢復(fù)原樣五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果1.實(shí)驗(yàn)前數(shù)據(jù)材料試樣中點(diǎn)處原始直徑d0(mm)（1）（2）平均

5、低碳鋼10.1210.2810.20鑄鐵10.5210.6810.602. 實(shí)驗(yàn)記錄及材料力學(xué)性能計(jì)算材料屈服載荷Ps / kN屈服極限s / MPa最大載荷Pb / kN抗壓強(qiáng)度b / MPa低碳鋼23714.29290.36鑄鐵78400.00888.863. 試樣破壞斷面形狀圖及破壞原因分析材料低碳鋼鑄鐵破壞面示意圖破壞原因分析低碳鋼為代表的塑性材料，由于硬度小,富有延展性,抗壓強(qiáng)度低,在壓縮過程中,當(dāng)應(yīng)力小于屈服應(yīng)力時,其變形情況與拉伸時基本相同;但當(dāng)達(dá)到屈服應(yīng)力后,試件會產(chǎn)生橫向塑性變形，隨著壓力的繼續(xù)增加,試件的橫截面面積不斷變大,同時由于試樣兩端面與試驗(yàn)機(jī)支承墊板間存在摩擦力，約

6、束了這種橫向變形，故試樣出現(xiàn)顯著的鼓脹,呈鼓形.以鑄鐵材料為代表的脆性金屬材料，由于塑性變形很小，所以盡管有端面摩擦，鼓脹效應(yīng)卻并不明顯。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定值后，試樣在與軸線大約成4555的方向上發(fā)生破裂。這種現(xiàn)象是由于脆性材料的抗剪強(qiáng)度低于抗壓強(qiáng)度，從而使試樣被剪斷。說明鑄鐵試樣軸線呈45度的斜面上產(chǎn)生的剪切力最大。低碳鋼壓縮受力曲線 鑄鐵壓縮受力曲線六、思考題1. 由低碳鋼和鑄鐵的拉伸和壓縮試驗(yàn)結(jié)果，比較延伸性材料和脆性材料的力學(xué)性能和破壞特征答：鑄鐵拉伸時沒有明顯的屈服和頸縮現(xiàn)象，拉伸變形很小，延伸率也很小，斷面為橫斷面，斷口呈顆粒狀；鑄鐵壓縮時發(fā)生明顯的塑性形變，斷口較光滑，斷口平面與軸線

7、夾角大約45低碳鋼在拉伸時有明顯的彈性階段、屈服階段、強(qiáng)化階段和局部變形階段而鑄鐵沒有。 鑄鐵承受壓縮的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于承受拉伸的能力，屬于脆性材料，其抗壓能力比抗拉能力好，作為受壓構(gòu)件使用。而低碳鋼為塑性材料抗拉與抗壓性能接近，適用于受拉構(gòu)件。2. 根據(jù)鑄鐵試樣的壓縮破壞的形式，分析其破壞原因，并與其拉伸破壞做比較答：鑄鐵壓縮時發(fā)生明顯的塑性形變，斷口較光滑，斷口平面與軸線夾角大約45這是由于在斷口位置剪應(yīng)力已達(dá)到能抵抗的最大值，抗剪先于抗壓達(dá)到極限，因而呈斜面剪切破壞。 鑄鐵壓縮曲線與拉伸曲線相比，可得抗壓程度比抗拉程度高。實(shí)驗(yàn)三 金屬的扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 觀察比較低碳鋼和鑄鐵材料在扭

8、轉(zhuǎn)過程中的變形現(xiàn)象及破壞形式2. 測定低碳鋼的抗扭屈服極限s和抗扭強(qiáng)度極限b3. 測定鑄鐵材料的抗扭強(qiáng)度極限b二、 實(shí)驗(yàn)原理對實(shí)驗(yàn)試樣施加一定的扭矩，直到試樣破壞，由此測得此材料在扭轉(zhuǎn)時的力學(xué)性能指標(biāo)三、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備1. NDS-I型電子式扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)2. 游標(biāo)卡尺四、 實(shí)驗(yàn)步驟1. 測量試樣尺寸2. 試驗(yàn)機(jī)準(zhǔn)備（1） 輸入實(shí)驗(yàn)參數(shù)（2） 選擇試驗(yàn)機(jī)量程3. 安裝試樣4. 進(jìn)行試驗(yàn)5. 結(jié)束工作，恢復(fù)原狀五、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果1. 試樣原始尺寸實(shí)驗(yàn)材料直徑(mm)最小截面面積(mm2)截面1截面2截面3(1)(2)平均(1)(2)平均(1)(2)平均低碳鋼10.1210.2810.2010.18

9、10.1810.1810.1410.1810.1681.03鑄鐵9.889.929.909.909.989.949.909.869.8876.622. 根據(jù)曲線分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果實(shí)驗(yàn)材料屈服荷載(Nm)最大荷載(Nm)屈服極限(MPa/m)強(qiáng)度極限(MPa/m)低碳鋼44.5794.290.551.16鑄鐵無68.00無0.89破壞形勢圖鑄鐵低碳鋼低碳鋼扭轉(zhuǎn)所受扭矩曲線 鑄鐵扭轉(zhuǎn)所受扭矩曲線六、思考題1.低碳鋼和鑄鐵材料的扭轉(zhuǎn)破壞有何不同？根據(jù)斷口形式分析其破壞原因。答：鑄鐵發(fā)生斷裂，低碳鋼發(fā)生扭轉(zhuǎn)邊形。碳原子使構(gòu)件穩(wěn)定。低碳鋼內(nèi)含少量碳，韌性較好，而鑄鐵內(nèi)含大量碳，較為脆硬。3. 分析比較塑性材料和脆性材料在拉伸壓縮及扭轉(zhuǎn)時的變形情況和破壞特點(diǎn)，并歸納這兩種材料的機(jī)械性能。塑性材料脆性材料剛度（變形）明顯不明顯強(qiáng)