金屬材料拉伸試驗報告

1、金屬材料拉伸試驗報告一、實驗?zāi)康?、測定低碳鋼的屈服強度 REh 、ReL 及 Re 、抗拉強度 Rm 、 斷后伸長率 A 和斷面收縮率 Z 。2、測定鑄鐵的抗拉強度 Rm 和斷后伸長率 A。3、觀察并分析兩種材料在拉伸過程中的各種現(xiàn)象（包括屈服、 強化、冷作硬化和頸縮等現(xiàn)象） ，并繪制拉伸圖。4、比較低碳鋼（塑性材料）與鑄鐵（脆性材料）拉伸機械性能 的特點。二、使用設(shè)備萬能試驗機、游標(biāo)卡尺、試樣分劃器或鋼筋標(biāo)距儀試樣 ，機加工的圓截面拉伸試樣本試驗采用經(jīng)機加工的直徑 d =10 mm 的圓形 截面比例試樣，其是根據(jù)國家試驗規(guī)范的規(guī)定進行加工的。 它有夾持、 過渡和平行三部分組成， 它的夾持部

2、分稍大， 其形狀和尺寸應(yīng)根據(jù)試 樣大小、材料特性、試驗?zāi)康囊约霸囼灆C夾具的形狀和結(jié)構(gòu)設(shè)計，但 必須保證軸向的拉伸力。 其夾持部分的長度至少應(yīng)為楔形夾具長度的 3/4（試驗機配有各種夾頭，對于圓形試樣一般采用楔形夾板夾頭， 夾板表面制成凸紋，以便夾牢試樣） 。機加工帶頭試樣的過渡部分是 圓角，與平行部分光滑連接，以保證試樣破壞時斷口在平行部分。平 行部分的長度 Lc 按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定取 Lo+d。三、實驗原理按我國目前執(zhí)行的國家 GB/T 2282002 標(biāo)準(zhǔn)金屬材料 室 溫拉伸試驗方法的規(guī)定，在室溫10C35C的范圍內(nèi)進行試驗。 將 試樣安裝在試驗機的夾頭中， 然后開動試驗機， 使試樣受

3、到緩慢增加 的拉力（應(yīng)根據(jù)材料性能和試驗?zāi)康拇_定拉伸速度） ，直到拉斷為止， 并利用試驗機的自動繪圖裝置繪出材料的拉伸圖。 應(yīng)當(dāng)指出， 試驗機 自動繪圖裝置繪出的拉伸變形 L主要是整個試樣（不只是標(biāo)距部分） 的伸長，還包括機器的彈性變形和試樣在夾頭中的滑動等因素。 由于 試樣開始受力時， 頭部在夾頭內(nèi)的滑動較大， 故繪出的拉伸圖最初一 段是曲線。由試驗機繪圖裝置繪出的拉伸曲線。 當(dāng)拉力較小時， 試樣伸長量 與力成正比增加，保持直線關(guān)系，拉力超過 FP 后拉伸曲線將由直變 曲。保持直線關(guān)系的最大拉力就是材料比例極限的力值FP。在FP的上方附近有一點是Fc，若拉力小于Fc而卸載時，卸載后試樣立刻

4、恢復(fù)原狀，若拉力大于 Fc 后再卸載，則試件只能部分恢復(fù)，保留的 殘余變形即為塑性變形，因而 Fc 是代表材料彈性極限的力值。低碳 鋼的冷作硬化當(dāng)拉力增加到一定程度時， 試驗機的示力指針（主動針） 開始擺動或停止不動， 拉伸圖上出現(xiàn)鋸齒狀或平臺， 這說明此時試樣 所受的拉力幾乎不變但變形卻在繼續(xù)， 這種現(xiàn)象稱為材料的屈服。 低 碳鋼的屈服階段常呈鋸齒狀，其上屈服點B '受變形速度及試樣形式 等因素的影響較大，而下屈服點 B 則比較穩(wěn)定（因此工程上常以其 下屈服點 B 所對應(yīng)的力值 FeL 作為材料屈服時的力值） 。確定屈服力 值時，必須注意觀察讀數(shù)表盤上測力指針的轉(zhuǎn)動情況， 讀取測力度

5、盤 指針首次回轉(zhuǎn)前指示的最大力 FeH （上屈服荷載）和不計初瞬時效應(yīng) 時屈服階段中的最小力FeL （下屈服荷載）或首次停止轉(zhuǎn)動指示的恒 定力FeL （下屈服荷載），將其分別除以試樣的原始橫截面積（SO） 便可得到上屈服強度 ReH和下屈服強度 ReL。低碳鋼的冷作硬化 ReH= FeH/SO ReL = FeL/SO 屈服階段過后， 雖然變形仍繼續(xù)增大， 但 力值也隨之增加， 拉伸曲線又繼續(xù)上升， 這說明材料又恢復(fù)了抵抗變 形的能力，這種現(xiàn)象稱為材料的強化。在強化階段內(nèi)，試樣的變形主 要是塑性變形，比彈性階段內(nèi)試樣的變形大得多，在達到最大力 Fm 之前，試樣標(biāo)距范圍內(nèi)的變形是均勻的， 拉伸曲

6、線是一段平緩上升的 曲線，這時可明顯地看到整個試樣的橫向尺寸在縮小。此最大力 Fm 為材料的抗拉強度力值，由公式 Rm=Fm/SO 即可得到材料的抗拉強 度Rm。如果在材料的強化階段內(nèi)卸載后再加載，直到試樣拉斷。卸 載時曲線并不沿原拉伸曲線卸回， 而是沿近乎平行于彈性階段的直線 卸回，這說明卸載前試樣中除了有塑性變形外， 還有一部分彈性變形； 卸載后再繼續(xù)加載，曲線幾乎沿卸載路徑變化，然后繼續(xù)強化變形， 就像沒有卸載一樣，這種現(xiàn)象稱為材料的冷作硬化。顯然，冷作硬化 提高了材料的比例極限和屈服極限， 但材料的塑性卻相應(yīng)降低。 當(dāng)荷 載達到最大力 Fm 后，示力指針由最大力 Fm 緩慢回轉(zhuǎn)時，試樣

7、上某 一部位開始產(chǎn)生局部伸長和頸縮， 在頸縮發(fā)生部位， 橫截面面積急劇 縮小，繼續(xù)拉伸所需的力也迅速減小，拉伸曲線開始下降，直至試樣 斷裂。此時通過測量試樣斷裂后的標(biāo)距長度 Lu 和斷口處最小直徑 du， 計算斷后最小的截面積。3四、試驗步驟1、試樣準(zhǔn)備為了便于觀察標(biāo)距范圍內(nèi)沿軸向的變形情況 ,用試樣分劃器或標(biāo) 距儀在試樣標(biāo)距 L0 范圍內(nèi)每隔 5mm 刻劃一標(biāo)記點 （注意標(biāo)記刻劃不 應(yīng)影響試樣斷裂 ）,將試樣的標(biāo)距段分成十等份用游標(biāo)卡尺測量標(biāo)距兩 端和中間三個橫截面處的直徑 ,在每一橫截面處沿相互垂直的兩個方 向各測一次取其平均值 ,用三個平均值中最小者計算試樣的原始橫截 面積S（計算時SO

8、應(yīng)至少保留四位有效數(shù)字）。2、試驗機準(zhǔn)備根據(jù)低碳鋼的抗拉強度 R 和試樣的原始橫截面積 S 佔計試驗所 需的最大荷載 ,并據(jù)此選擇合適的量程 ,配上相應(yīng)的砝碼砣 ,做好試驗 機的調(diào)零 （注意:應(yīng)消除試驗機工作平臺的自重 ）、安裝繪圖紙筆等準(zhǔn)備 工作。3、裝夾試樣先將試樣安裝在試驗機的上夾頭內(nèi) ,再移動試驗機的下夾頭 （或工 作平臺、或試瞼機橫梁 ）使其達到適當(dāng)位置 ,并把試樣下端夾緊 （注意 : 應(yīng)盡量將試樣的夾持段全部夾在夾頭內(nèi) ,并且上下要對稱 ,完成此步操 作時切忌在裝夾試樣時對試樣加上了荷載 ）。4、檢查試車請教師檢查以上步驟完成情況 ,然后啟動試驗機 ,預(yù)加少許荷載后 （對應(yīng)的應(yīng)力不能超過村料的比例機 ）,卸載回至零點 ,以檢查試驗機工 作是否正常 ,同時消除試樣在夾頭中的滑移對繪制拉鐘圖曲線的影響。5、進行試驗開動試驗機使之緩慢勻速加載（依據(jù)規(guī)范要求，在屈服前以6-60MPa/s的速率加載）,并注意觀察示力指針的轉(zhuǎn)動、自動繪圖的情 況和相應(yīng)的試驗現(xiàn)象。當(dāng)主動針不動或倒退時說明材料開始屈服，記錄上屈服點F出（主動針首次回轉(zhuǎn)前的最大力）和下屈服點Fa（屈服過 程中不計初始瞬時效應(yīng)時的最小力或主動針首次停止轉(zhuǎn)動的恒定力）,具體情況如圖2-4所示（說明:前所給出的加載速