完整版低碳鋼鑄鐵的拉伸試驗(yàn)

1、工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)赧告實(shí)驗(yàn)名稱: 試驗(yàn)班級(jí): 實(shí)驗(yàn)組號(hào): 試驗(yàn)成員: 實(shí)驗(yàn)日期:一、試驗(yàn)?zāi)康?、測(cè)定低碳鋼的屈服點(diǎn)巴,強(qiáng)度極限外,延伸率5,斷面收縮率獷.2、測(cè)定鑄鐵的強(qiáng)度極限與.3、觀察低碳鋼拉伸過(guò)程中的各種現(xiàn)象如屈服、強(qiáng)化、頸縮等,并繪制拉 仰曲線.4、熟悉試驗(yàn)機(jī)和其它有關(guān)儀器的使用.二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1 .液壓式萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)；2 .游標(biāo)卡尺三、設(shè)備簡(jiǎn)介萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)簡(jiǎn)介具有拉伸、壓縮、彎曲及其剪切等各種靜力實(shí)驗(yàn)功能的試驗(yàn)機(jī)稱為萬(wàn)能材料 試驗(yàn)機(jī),萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)一般都由兩個(gè)根本局部組成：1、加載局部：利用一定的動(dòng)力和傳動(dòng)裝置強(qiáng)迫試件發(fā)生變形,從而使試件 受到力的作用,即對(duì)試件加載.2、測(cè)控局部：指示試件所受載

2、荷大小及變形情況.;1!、實(shí)驗(yàn)原理低碳鋼和鑄鐵是工程上最廣泛使用的材料,同時(shí),低碳鋼試樣在拉伸試驗(yàn)中 所表現(xiàn)出的變形與抗力間的關(guān)系也比較典型.低碳鋼的整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中工作段的 伸長(zhǎng)量與荷載的關(guān)系由拉伸圖表示.做實(shí)驗(yàn)時(shí),可利用萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)的自動(dòng)繪 圖裝置繪出低碳鋼試樣的拉伸圖即以下圖中拉力F與伸長(zhǎng)量4L的關(guān)系曲線.需要 說(shuō)明的是途中起始階段呈曲線是由于試樣頭部在試驗(yàn)機(jī)夾具內(nèi)有稍微滑動(dòng)及試 驗(yàn)機(jī)各局部存在間隙造成的.大致可分為四個(gè)階段：1彈性階段Ob段在拉伸的初始階段,.-£曲線oa段為一直線,說(shuō)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(diǎn)那么稱為材料的比例極

3、限 .,線性段的直線斜率即為材料的彈性攪量E.線性階段后,.-£曲線不為直線ab段,應(yīng)力應(yīng)變不再成正比,但假設(shè)在 整個(gè)彈性階段卸載,應(yīng)力應(yīng)變曲線會(huì)沿原曲線返回,載荷卸到零時(shí),變形也完全 消失.卸載后變形能完全消失的應(yīng)力最大點(diǎn)稱為材料的彈性極限.,一般 對(duì)于鋼等許多材料,其彈性極限與比例極限非常接近.2屈服階段be段超過(guò)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(dòng),向應(yīng)變 卻急劇增長(zhǎng),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.,.當(dāng)材料屈服時(shí),如果用砂紙將試件外表打磨,會(huì)發(fā)現(xiàn)試件外表呈現(xiàn)出與軸線 成45°斜紋.這是由于試件的45°斜截

4、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)力作用而產(chǎn)生滑移所造成的,故稱為滑移線.3強(qiáng)化階段ce段經(jīng)過(guò)屈服階段后,應(yīng)力應(yīng)變曲線呈現(xiàn)曲線上升趨勢(shì),這說(shuō)明材料的抗變形能 力乂增強(qiáng)了,這種現(xiàn)象稱為應(yīng)變硬化.假設(shè)在此階段卸載,那么卸載過(guò)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(shí),變形并未完全消 失,應(yīng)力減小至零時(shí)殘留的應(yīng)變稱為塑性應(yīng)變或剩余應(yīng)變,相應(yīng)地應(yīng)力減小至零 時(shí)消失的應(yīng)變稱為彈性應(yīng)變.卸載完之后,立即再加載,那么加載時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān) 系根本上沿卸載時(shí)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(shí)驗(yàn),其比例

5、極限或彈性極限將得到提升,這一現(xiàn)象稱為冷作硬化.在硬化階段應(yīng)力應(yīng)變曲線存在一個(gè)最高點(diǎn),該最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為材料的 強(qiáng)度極限.9,強(qiáng)度極限所對(duì)應(yīng)的載荷為試件所能承受的最大載荷4局部變形階段ef段試樣拉伸到達(dá)強(qiáng)度極限.b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)度極限Ob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)變形所需載荷減小,故應(yīng)力應(yīng)變曲線呈現(xiàn)下降趨勢(shì),直至最后在 f點(diǎn)斷裂.試樣的斷裂位置處于頸縮處,斷口形狀呈杯狀,這說(shuō)明引起試樣破壞 的原因不僅有拉應(yīng)力還有切應(yīng)力.(5)伸長(zhǎng)率和斷面收縮率試樣拉斷后,由f保存了塑性變形,標(biāo)距由原來(lái)的L.變?yōu)橛冒俜直缺硎镜谋戎?/p>

6、A= (L- Lo) / Lo*lOO%稱為伸長(zhǎng)率.試樣的塑性變形越大,§也越大.因此,伸長(zhǎng)率是衡量材料 塑性的指標(biāo).原始橫截面面積為Ao的試樣,拉斷后縮頸處的最小橫截面面積變?yōu)锳1,用 白分比表示的 比值 Z= (Ao-A)/Ao*lOO%稱為斷面收縮率.Z也是衡量材料塑性的指標(biāo).所以,低碳鋼拉伸破壞變形很大,斷口縮頸后,端口有45度茬口,由于該 方向上存在最大剪應(yīng)力t造成的,屬于剪切破壞力.五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及數(shù)據(jù)處理1、實(shí)驗(yàn)前測(cè)低碳鋼和鑄鐵的直徑和分三段測(cè)低碳鋼和鑄鐵的直徑do.標(biāo)距L.以及截面積Aoo材料直徑do/mnIII1212碳 低鋼10. 009. 9010. 0010.1

7、0鑄鐵10.109. 7010. 3010. 00n標(biāo)距Lo/mm截面 積. Ao/mrn'III平均 值/mm129. 709. 909. 8098. 0075. 399.9010. 009. 9099. 0076. 942、進(jìn)行低碳鋼拉伸試驗(yàn)(1)將低碳鋼按要求放于萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上,并一步一步根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行試2記錄試驗(yàn)后低碳鋼式樣的斷口直徑出、斷裂后的標(biāo)距長(zhǎng)度L、斷口處橫截面積用以及斷面形狀.斷口直徑dx/mm斷裂后的標(biāo)距 長(zhǎng)度L/mm斷口處橫截面積 Ax/ mm-12平均值5. 005. 005. 0012519. 63斷面形狀如以下圖:抗拉強(qiáng)度6上屈服強(qiáng)度6 s 下屈服強(qiáng)度6啟

8、斷后伸長(zhǎng)率A 斷面收縮率Z3計(jì)算應(yīng)力值強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率A及收縮率Z并填寫下表.最大力 Fm/KN抗拉強(qiáng)度 6/MP上屈服 應(yīng)力 FS1/KN上屈服 強(qiáng)度6 si/ MP下屈服 應(yīng)力 FS：/KN下屈服 強(qiáng)度6 s 2 / MP斷后伸 長(zhǎng)率 A/%斷面收 縮率 Z/%36. 75487. 4725. 7541.5623.00305. 0827. 55%73. 96%6 = Fm/Ao = 36. 75*10775. 39 = 487. 47 MP6S1= Fsi/Ao =25. 75*10775. 39 = 341.56 MP6 S1= Fs:/Ao =23. 00*10775. 39 = 305.

9、 08 MPA - (L- Lo)/ Lo*100% -(125-98)/98*100% - 27.55%Z = (Ao- Ax)/Ao* 100% =(75. 39-19. 63)/75. 39*100% =73. 96%3、進(jìn)行鑄鐵拉伸試驗(yàn)1 將低碳鋼按要求放于萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上,并一步一步根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行試驗(yàn).2鑄鐵斷后觀察斷面形狀.3計(jì)算應(yīng)力值強(qiáng)度并填寫下表.最大力Fm/KN抗拉強(qiáng)度6 /抗17. 96233. 43抗拉強(qiáng)度 66 = 6= Fm/Ao =17. 96*10776. 94 = 233. 43 MP六、思考題1 .根據(jù)實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較低碳鋼和鑄鐵的機(jī)械性能有什么 不同答：低碳鋼是典型的塑性材料,拉伸時(shí)會(huì)發(fā)生屈服,會(huì)產(chǎn)生很大的塑性 變形,斷裂前有明顯的頸縮現(xiàn)象,拉斷后斷口呈凸凹狀,而