低碳鋼和鑄鐵拉伸和壓縮試驗

1、實用標準文案低碳鋼和鑄鐵拉伸壓縮實驗報告摘要：材料的力學性能也稱為機械性質， 是指材料在外力作用下表現(xiàn)的變形、 破 壞等方面的特性。它是由試驗來測定的。工程上常用的材料品種很多，下面我們 以低碳鋼和鑄鐵為主要代表，分析材料拉伸和壓縮時的力學性能。精彩文檔關鍵字：低碳鋼鑄鐵拉伸壓縮實驗破壞機理1.低碳鋼拉伸實驗Fl-.0工± .、人低碳鋼拉伸圖拉伸實驗試件在拉伸實驗中，隨著載荷的逐漸增大，材料呈現(xiàn)出不同的力學性能:低碳鋼拉伸應力-應變曲線（1）彈性階段（Ob段）E。在拉伸的初始階段，（T- &曲線（Oa段）為一直線，說明應力與應變成正比， 即滿足胡克定理，此階段稱為線形階段。線

2、性段的最高點則稱為材料的比例極限 （C p）,線性段的直線斜率即為材料的彈性摸量線性階段后，6 - £曲線不為直線（ab段），應力應變不再成正比，但若在 整個彈性階段卸載，應力應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力最大點稱為材料的彈性極限（6e）， 一般對于鋼等許多材料，其彈性極限與比例極限非常接近。（2）屈服階段（bc段）CT s) o超過彈性階段后，應力幾乎不變，只是在某一微小范圍內上下波動， 而應變 卻急劇增長，這種現(xiàn)象成為屈服。使材料發(fā)生屈服的應力稱為屈服應力或屈服極 限（當材料屈服時，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

3、與軸線 成45°斜紋。這是由于試件的45°斜截面上作用有最大切應力，這些斜紋是由 于材料沿最大切應力作用面產生滑移所造成的，故稱為滑移線。（3）強化階段（ce段）經(jīng)過屈服階段后，應力應變曲線呈現(xiàn)曲線上升趨勢， 這說明材料的抗變形能 力又增強了，這種現(xiàn)象稱為應變硬化。若在此階段卸載，則卸載過程的應力應變曲線為一條斜線（如d-d /斜線）， 其斜率與比例階段的直線段斜率大致相等。當載荷卸載到零時，變形并未完全消 失，應力減小至零時殘留的應變稱為塑性應變或殘余應變，相應地應力減小至零時消失的應變稱為彈性應變。卸載完之后，立即再加載，則加載時的應力應變關 系基本上沿卸載時的直線變化

4、。因此，如果將卸載后已有塑性變形的試樣重新進 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。Fbo在硬化階段應力應變曲線存在一個最高點，該最高點對應的應力稱為材料的 強度極限（6 b）,強度極限所對應的載荷為試件所能承受的最大載荷（4）局部變形階段（ef段）試樣拉伸達到強度極限6 b之前，在標距范圍內的變形是均勻的。當應力增 大至強度極限6 b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， 故應力應變曲線呈現(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 的原因不僅有拉應力還有切應力。（

5、5）伸長率和斷面收縮率試樣拉斷后，由于保留了塑性變形，標距由原來的L變?yōu)長1o用百分比表示的比值S =（ L1-L）/L*100%稱為伸長率。試樣的塑性變形越大，S也越大。因此，伸長率是衡量材料塑 性的指標。原始橫截面面積為A的試樣，拉斷后縮頸處的最小橫截面面積變?yōu)锳1,用百分比表示的比值W = (A-A1) /A*100%稱為斷面收縮率。W也是衡量材料塑性的指標。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力T造成的，屬于剪切破壞力。2.鑄鐵拉伸實驗鑄鐵是含碳量大于2.11%并含有較多硅,錳,硫,磷等元素的多元鐵基合金。 鑄鐵具有許多優(yōu)良的性能及生產簡

6、便， 成本低廉等優(yōu)點，因而是應用最廣泛的材 料之一。鑄鐵在拉伸時的力學性能明顯不同于低碳鋼， 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力。斷口移中圖圖3鑄鐵拉伸應力-應變曲線屬于拉伸破壞，正應鑄鐵拉伸破壞斷口與正應力方向垂直說明由拉應力拉斷的, 力大于了許用值。鑄鐵拉伸二.壓縮實驗1低碳鋼壓縮實驗低碳鋼試樣壓縮時同樣存在彈性極限、 比例極限、屈服極限而且數(shù)值和拉伸 所得的相應數(shù)值差不多，但是在屈服時卻不象拉伸那樣明顯， 需細心觀察，材料 在發(fā)生屈服時對應的載荷為屈服負荷 Fs。隨著緩慢均勻加載，低碳鋼受壓變

7、形增 大而不破裂，愈壓愈扁。橫截面增大時，其實際應力不隨外載荷增加而增加，故 不可能得到抗壓負荷Fb,因此也得不到強度極限C b，所以在實驗中是以變形來 控制加載的。低碳鋼的壓縮圖(即C - &曲線)，超過屈服之后，低碳鋼試樣由原來的圓柱形逐漸被壓成鼓形。繼續(xù)不斷加壓，試樣將愈壓愈扁，橫截面面積不斷增大， 試樣抗壓能力也不斷增大，故總不被破壞。所以，低碳鋼不具有抗壓強度極限（也 可將它的抗壓強度極限理解為無限大），低碳鋼的壓縮曲線也可證實這一點。灰 鑄鐵在拉伸時是屬于塑性很差的一種脆性材料， 但在受壓時，試件在達到最大載 荷Pb前將會產生較大的塑性變形，最后被壓成鼓形而斷裂。低碳鋼壓縮

8、曲線$圖2-9低碳鋼壓縮破壞圖圖2-10鑄鐵壓縮破壞圖彈性模量、比例極限和屈服極限與拉伸時基本相同。 屈服階段后，試樣越壓越扁, 所以沒有壓縮，呈腰鼓形塑性變形，由此可見，韌性材料的抗剪切強度小于抗拉 伸強度。2.鑄鐵壓縮實驗灰鑄鐵試樣的斷裂有兩特點：一是斷口為斜斷口，如圖210所示。二是按 Pb/Ao求得的C b遠比拉伸時為高，大致是拉伸的34倍。為什么象鑄鐵這種脆性 材料的抗拉與抗壓能力相差這么大呢？這主要與材料本身情況（內因）和受力狀態(tài)（外因）有關。鑄鐵試件壓縮時，在達到抗壓負荷Fb前出現(xiàn)較明顯的變形然后破裂，鑄鐵試件最后會略呈鼓形，斷口的方位角約為 55° -60°,斷裂面與試 件軸線大約呈45°。鑄鐵壓縮后沿斜截面斷裂，其主要原因是由剪應力引起的。 假使測量鑄鐵受壓試樣斜斷口傾角a,則可發(fā)現(xiàn)它略大于45°而不是最大剪應力所在截面，這是因為試樣兩端存在摩擦力造成的。鑄鐵壓縮曲線鑄鐵壓縮實驗，應力和應變之間無明顯的直線階段和屈服階段， 但是有塑性變形， 斷口約為螺旋45度方向，抗壓時的強度極限約為強度極限的 4到5倍。彈性模 量通常以某一應力的割線來度量。所以鑄鐵壓縮時主要是剪切破壞，受到