試驗(yàn)1_金屬材料拉伸試驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)一金屬材料拉伸實(shí)驗(yàn)拉伸試驗(yàn)是檢驗(yàn)金屬材料力學(xué)性能普遍采用的一種極為重要的基本試驗(yàn)。金屬的力學(xué)性能可用強(qiáng)度極限八屈服極限6s、延伸率6、斷面收縮率于 和沖擊韌度a k五個(gè)指標(biāo)來表示。它是機(jī)械設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。在機(jī)械制造和建筑 工程等許多領(lǐng)域，有許多機(jī)械零件或建筑構(gòu)件是處于受拉狀態(tài)， 為了保證構(gòu)件能 夠正常工作，必須使材料具有足夠的抗拉強(qiáng)度，這就需要測(cè)定材料的性能指標(biāo)是 否符合要求，其測(cè)定方法就是對(duì)材料進(jìn)行拉伸試驗(yàn)， 因此，金屬材料的拉伸試驗(yàn) 及測(cè)得的性能指標(biāo)，是研究金屬材料在各種使用條件下，確定其工作可靠性的主 要工具之一，是發(fā)展新金屬材料不可缺少的重要手段， 所以拉伸試驗(yàn)是測(cè)定材料 力學(xué)性能

2、的一個(gè)基本試驗(yàn)。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、測(cè)定低碳鋼在拉伸過程中的幾個(gè)力學(xué)性能指標(biāo)：屈服極限6S、強(qiáng)度極限ub、延伸率八斷面收縮率于。鑄鐵的6b 。2、觀察低碳鋼、鑄鐵在拉伸過程中的各種現(xiàn)象，繪制拉伸圖 （P AL圖）由 此了解試件變形過程中變形隨荷載變化規(guī)律，以及有關(guān)的一些物理現(xiàn)象。3、觀察斷口，比較低碳鋼和鑄鐵兩種材料的拉伸性能，及斷口形貌。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備儀器及量具萬能材料實(shí)驗(yàn)機(jī)，引伸儀，劃線臺(tái)，游標(biāo)卡尺；小直尺。三、試件金屬材料拉伸實(shí)驗(yàn)常用圓形試件。為了使實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)可以互相比較，試件 形狀尺寸必須按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB228-76的規(guī)定制造成標(biāo)準(zhǔn)試件。如因材料尺寸限制 等特殊情況下不能做成標(biāo)準(zhǔn)試件時(shí)，應(yīng)

3、按規(guī)定做成比例試件。圖1為圓形截面標(biāo) 準(zhǔn)試件和比例試件的國(guó)標(biāo)規(guī)定。對(duì)于板材可制成矩形截面。園形試件標(biāo)距L。和直徑之比，長(zhǎng)試件為 序/小=10,以6 10表示，短試件為 L）/d0=5以6 s表示。 矩形試件截面面積A和標(biāo)距Lo之間關(guān)系應(yīng)為或試件兩端為夾持部分，因夾具類形不同，圓形試件端部可做成圓柱形，階梯 形或螺紋形如圖1。四、實(shí)驗(yàn)原理1.由材料力學(xué)i Ea得到其中，l是試樣標(biāo)距,F是載荷，l是變形量，A是試樣橫截面積。2.材料的機(jī)械性能指標(biāo)6s、八6、甲是由拉伸破壞實(shí)驗(yàn)來確定的，實(shí) 驗(yàn)時(shí)萬能材料試驗(yàn)機(jī)自動(dòng)給出載荷與變形關(guān)系的拉伸圖（PA L圖）如圖2所示,觀察試樣和拉伸圖可以看到下列變形過程

4、。1、彈性階段一OA2、屈服階段一BC3、強(qiáng)化階段一CD4、頸縮階段一DE由實(shí)驗(yàn)可知彈性階段卸荷后，試樣變形立即消失，這種變形是彈性變形。當(dāng) 負(fù)荷增加到一定值時(shí)，測(cè)力盤的指針停止轉(zhuǎn)動(dòng)或來回?cái)[動(dòng)， 拉伸圖上出現(xiàn)了鋸齒 平臺(tái)，即荷載不增加的情況下，試樣繼續(xù)伸長(zhǎng)，材料處在屈服階段。此時(shí)可記錄 下屈服點(diǎn)PSo當(dāng)屈服到一定程度后，材料又重新具有了抵抗變形的能力，材料 處在強(qiáng)化階段。此階段：強(qiáng)化后的材料就產(chǎn)生了殘余應(yīng)變，卸載后再重新加載， 具有和原材料不同的性質(zhì)，材料的強(qiáng)度提高了。但是斷裂后的殘余變形比原來降 低了。這種常溫下經(jīng)塑性變形后，材料強(qiáng)度提高，塑性降低的現(xiàn)象稱為冷作硬化。 當(dāng)荷載達(dá)到最大值Pb后

5、，試樣的某一部位截面開始急劇縮小致使載荷下降。至 到斷裂，這一階段叫頸縮階段。實(shí)驗(yàn)中可測(cè)得：Ps 一屈服荷重。Pb 一最大荷重。Li一斷后標(biāo)距部分長(zhǎng)度。Ai一斷后最細(xì)部分截面積。由此可計(jì)算1、屈服極限：s 良A02、強(qiáng)度極限：b A03、延伸率：Ll L 100%L04、截面收縮率：A一A 100%A0其中A、L0均為拉伸前試件的截面面積及標(biāo)距。五、實(shí)驗(yàn)步驟(1)在試樣中部測(cè)量三個(gè)直徑尺寸，計(jì)算其平均值作為試樣直徑尺寸d o(2)在試樣中部取標(biāo)距l(xiāng)0=5d,并劃上標(biāo)距線。1.測(cè)定低碳鋼的彈性常數(shù)(3)先將低碳鋼的拉伸試樣安裝在萬能試驗(yàn)機(jī)上。將軟件界面的“負(fù)荷”清零(4)手動(dòng)操作控制盒的“快上”

6、、“慢上”、“微上”按鈕，觀察軟件界面的“負(fù)荷”指示有很小的數(shù)值變化時(shí)，停止加載，并將軟件界面的“變形”清零。(5)手動(dòng)操作控制盒，按等量逐級(jí)加載法均勻緩慢加載，讀取軟件界面的“負(fù)荷”和“變形”的讀數(shù)，并記錄。注意此加載過程應(yīng)該在彈性圍。2,測(cè)定低碳鋼拉伸時(shí)的強(qiáng)度和塑性性能指標(biāo)(6)先卸載。然后用連續(xù)加載方式(軟件界面的“運(yùn)行”)。觀察試樣的屈 服現(xiàn)象和頸縮現(xiàn)象，直至試樣被拉斷為止。記錄下軟件界面中的數(shù)據(jù)和圖形。(7)取下拉斷后的試樣，將斷口吻合壓緊，用游標(biāo)卡尺量取斷口處的最小 直徑和兩標(biāo)點(diǎn)之間的距離。3,測(cè)定灰鑄鐵拉伸時(shí)的強(qiáng)度性能指標(biāo)與前述步驟相同。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄與計(jì)算.測(cè)定低碳鋼拉伸時(shí)

7、的強(qiáng)度和塑性性能指標(biāo)表1-1測(cè)定低碳鋼拉伸時(shí)的強(qiáng)度和塑性性能指標(biāo)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算試樣尺寸實(shí)驗(yàn)緩k據(jù)實(shí)驗(yàn)前：標(biāo)距l(xiāng)mm直徑dmm實(shí)驗(yàn)后：標(biāo)品巨11mm最小直徑d1mm屈服載荷FskN最大載荷FbkN屈服應(yīng)力sFs/AMPa抗拉強(qiáng)度bFb/AMPa伸長(zhǎng)率11 1 /1 100%斷面收縮率A A1 /A 100%拉斷后的試樣草圖試樣的拉伸圖.測(cè)定灰鑄鐵拉伸時(shí)的強(qiáng)度性能指標(biāo)表1-2測(cè)定灰鑄鐵拉伸時(shí)的強(qiáng)度性能指標(biāo)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算試樣尺寸實(shí)驗(yàn)緩k據(jù)實(shí)驗(yàn)前：直 徑 dmm最大載荷 FbkN抗拉強(qiáng)度b Fb/AMPa拉斷后的試樣草圖試樣的拉伸圖.拉伸試驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算精確度（1）強(qiáng)度性能指標(biāo)（屈服應(yīng)力s和

8、抗拉強(qiáng)度b）的計(jì)算精度要求為0.5MPa, 即：凡 0.25MPa的數(shù)值舍去， 0.25MPa而 0.75MPa的數(shù)值化為0.5MPa , 0.75MPa的數(shù)值者則進(jìn)為1MPa。（2）塑性性能指標(biāo)（伸長(zhǎng)率 和斷面收縮率）的計(jì)算精度要求為0.5%,即：凡 0.25%的數(shù)值舍去， 0.25%而 0.75%的數(shù)值化為0.5% ,0.75%的數(shù)值則 進(jìn)為1%。七、結(jié)束工作.實(shí)驗(yàn)時(shí)必須嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器的各項(xiàng)操作規(guī)程，嚴(yán)禁開“快速”檔加載。開動(dòng)萬能試驗(yàn)機(jī)后，操作者不得離開工作崗位，實(shí)驗(yàn)中如發(fā)生故障應(yīng)立即 停機(jī)。.引伸儀系精密儀器，使用時(shí)須謹(jǐn)慎小心，不要用手觸動(dòng)指針和杠桿。安裝 時(shí)不能卡得太松，以防實(shí)驗(yàn)中脫落摔壞；也不能卡得太緊，以防刀刃損傷造成測(cè) 量誤差。.加載時(shí)速度要均勻緩慢，防止沖擊。八、思考題