測(cè)定低碳鋼和鑄鐵

以低碳鋼和鑄鐵為代表，了解塑性材料在簡(jiǎn)單拉伸時(shí)的機(jī)械性質(zhì)。它是力學(xué)性能試驗(yàn)中最基本最常用的一個(gè)。一般工廠及工程建設(shè)單位都廣泛利用該實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)檢驗(yàn)材料的機(jī)械性最基本最常用的一個(gè)。能。試驗(yàn)提供的E,ReL,Rm,A和Z等指標(biāo)，是評(píng)定材質(zhì)和進(jìn)行強(qiáng)度、剛度計(jì)算的重要依據(jù)。本試驗(yàn)具體要求為：1.了解材料拉伸時(shí)力與變形的關(guān)系,觀察試件破壞現(xiàn)象。Rm。A,截面收縮率Z。2Rm。A,截面收縮率Z。3．測(cè)定塑性材料的塑性指標(biāo)：拉伸時(shí)的伸長(zhǎng)率4．比較塑性材料與脆性材料在拉伸時(shí)的機(jī)械性質(zhì)。二、原理進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí),外力必須通過(guò)試樣軸線以確保材料處于單向應(yīng)力狀態(tài)。一般試驗(yàn)機(jī)都設(shè)有自動(dòng)繪圖裝置,用以記錄試樣的拉伸圖即F-AL曲線,形象地體現(xiàn)了材料變形特點(diǎn)以及各階段受力和變形的關(guān)系。進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí),外力必須通過(guò)試樣軸線以確保材料處于單向應(yīng)力狀態(tài)。一般試驗(yàn)機(jī)都設(shè)有自動(dòng)繪圖裝置,用以記錄試樣的拉伸圖即F-AL曲線,形象地體現(xiàn)了材料變形特點(diǎn)以及各階段受力和變形的關(guān)系。但是F-AL曲線的定量關(guān)系不僅取決于材質(zhì)而且受試樣幾何口寸的影響。因此,拉伸圖往往用名義應(yīng)力、應(yīng)變曲線（即R-S曲線）來(lái)表示：試樣的名義應(yīng)力0何尺寸的影響。■■巴L0試樣的名義應(yīng)變S和0何尺寸的影響?！觥霭蚅0試樣的名義應(yīng)變S和L分別代表初始條件下的面積和標(biāo)距。0因此,能代表材料的屬性。R-S曲線與F-AL曲線相似,但消除了幾單向拉伸條件下的一些材料的機(jī)械性能指標(biāo)就是ReL，材料就會(huì)RReL，材料就會(huì)ReL作為確定許可應(yīng)力45°方向的滑移線。在R-S曲線上定義的。如果試驗(yàn)?zāi)芴峁┮粭l精確的拉伸圖，那么單向拉伸條件下的主要力學(xué)性能指標(biāo)就可精確地測(cè)定。不同性質(zhì)的材料拉伸過(guò)程也不同，其R-S曲線會(huì)存在很大差異。低碳鋼和鑄鐵是性質(zhì)截然不同的兩種典型材料,它們的拉伸曲線在工程材料中十分典型,掌握它們的拉伸過(guò)程和破壞特點(diǎn)有助于正確、合理地認(rèn)識(shí)和選用材料。低碳口具有良好的塑性，由R-S曲線（圖1-1）可以看出，低碳鋼斷裂前明顯地分成四個(gè)階段：彈性階段（OA）：試件的變形是彈性的。在這個(gè)范圍內(nèi)卸載，試樣仍恢復(fù)原來(lái)的尺寸，沒(méi)有任何殘余變形。習(xí)慣上認(rèn)為材料在彈性范圍內(nèi)服從虎克定律,其應(yīng)力、應(yīng)變?yōu)檎汝P(guān)系,即R■E■（1-1）比例系數(shù)E代表直線OA的斜率，稱作材料的彈性模量。屈服（流動(dòng)）階段（BC）：R-S曲線上出現(xiàn)明顯的屈服點(diǎn)。這表明材料暫時(shí)喪失抵抗繼續(xù)變形的能力。這時(shí)，應(yīng)力基本上不變化，而變形快速增長(zhǎng)。通常把下屈服點(diǎn)（B口）作為材料屈服極限ReL。ReL是材料開(kāi)始進(jìn)入塑性的標(biāo)志。結(jié)構(gòu)、零件的應(yīng)力一旦超過(guò)屈服,零件就會(huì)因?yàn)檫^(guò)量變形而失效。因此強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)常以屈服極限的基礎(chǔ)。從屈服階段開(kāi)始,材料的變形包含彈性和塑性兩部分。如果試樣表面光滑,材料雜質(zhì)含量少,可以清楚地看到表面有鑄鐵鑄鐵△LeL（c）（c）圖1-1試件拉伸圖強(qiáng)化階段（CD）：屈服階段結(jié)束后，R-S曲線又開(kāi)始上升，材料恢復(fù)了對(duì)繼續(xù)變形的抵抗能力，載荷就必須不斷增長(zhǎng)。如果在這一階段卸載，彈性變形將隨之消失，而塑性變形將永遠(yuǎn)保留下來(lái)。強(qiáng)化階段的卸載路徑與彈性階段平行。卸載后若重新加載，加載線仍與彈性階段平行，但重新加載后，材料的彈性階段加長(zhǎng)、屈服強(qiáng)度明顯提高，而塑性卻相應(yīng)下降。這種現(xiàn)象稱作為形變強(qiáng)化或冷作硬化。冷作硬化是金屬材料極為寶貴的性質(zhì)之一。塑性變形和形變強(qiáng)化二者聯(lián)合，是強(qiáng)化金屬材料的重要手段。例如噴丸，擠壓，冷撥等工藝，就是利用材料的冷作硬化來(lái)提高材料強(qiáng)度的。強(qiáng)化階段的塑性變形是沿軸向均勻分布的。隨塑性變形的增長(zhǎng)，試樣表面的滑移線亦愈趨明顯。D點(diǎn)是R-S曲線的最高點(diǎn)，定義為材料的強(qiáng)度極口又稱作材料的抗拉強(qiáng)度記作Rm。對(duì)低碳鋼來(lái)說(shuō)Rm是材料均勻塑性變形的最大抗力，是材料進(jìn)入頸縮階段的標(biāo)志。頸縮階段（DE）：應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限后，塑性變形開(kāi)始在局部進(jìn)行。局部截面急劇收縮，承載面積迅速減少，試樣承受的載荷很快下降，直到斷裂。斷裂時(shí)，試樣的彈性變形消失，塑性變形則遺留在破斷的試樣上。材料的塑性通常用試樣斷裂后的殘余變形來(lái)衡量，單拉時(shí)的塑性指標(biāo)用斷后伸長(zhǎng)率A和斷面收縮率Z來(lái)表示?？贏■L.L印00%L0S■SZ■TuM00%口1-2)S0LuLu,Su分別代表試樣拉斷后的標(biāo)距和斷口的面積。低碳鋼頸縮部分的變形在總變形中占很大比重如圖縮局部及其影響區(qū)的塑性變形都應(yīng)包含在若斷口落在標(biāo)距之外則試驗(yàn)無(wú)效。1-2所示。測(cè)試斷后伸長(zhǎng)率時(shí)，頸Lu之內(nèi)。這就要求斷口位置應(yīng)在標(biāo)距的中央附近。工程上通常認(rèn)為，材料的斷后伸長(zhǎng)率A>工程上通常認(rèn)為，材料的斷后伸長(zhǎng)率A>5%屬于韌斷，A<5%則屬于脆斷。韌斷的特征是斷裂前有較大的宏觀塑性變形，斷口形貌是暗灰色纖維狀組織。低碳鋼斷裂時(shí)有很大的塑是斷裂前有較大的宏觀塑性變形，斷口形貌是暗灰色纖維狀組織。低碳鋼斷裂時(shí)有很大的塑性變形，斷口為杯狀周邊為45性變形，斷口為杯狀周邊為45°的剪切唇，斷口組織為暗灰色纖維狀，因此是一種典型的韌狀斷口。鑄鐵是典型的脆性材料，其拉伸曲線如圖1-1（c）所示。其拉伸過(guò)程較低碳口簡(jiǎn)單，韌狀斷口。鑄鐵是典型的脆性材料，其拉伸曲線如圖1-1（c）所示。其拉伸過(guò)程較低碳口簡(jiǎn)單，可近似認(rèn)為是經(jīng)彈性階段直接過(guò)渡到斷裂。其破壞斷口沿橫截面方向，說(shuō)明鑄鐵的斷裂是由拉應(yīng)力引起，其強(qiáng)度指標(biāo)只有有任何預(yù)兆的情況下突然發(fā)生脆斷。拉應(yīng)力引起，其強(qiáng)度指標(biāo)只有有任何預(yù)兆的情況下突然發(fā)生脆斷。Rm。由拉伸曲線可見(jiàn)，鑄鐵斷后伸長(zhǎng)率甚小，因此這類材料若使用不當(dāng)，所以鑄鐵常在沒(méi)極易發(fā)生事故。鑄鐵斷口與正應(yīng)力方向垂直，斷面平齊為閃光的結(jié)晶狀組織，是典型的脆狀斷口。（2）當(dāng)在長(zhǎng)段上所余格為奇數(shù)時(shí)，如圖1-5（b）所示，則在長(zhǎng)段上所余口數(shù)減1之半，得C點(diǎn)，再由C點(diǎn)向后移一口得C1點(diǎn)。則移位后的標(biāo)距Lu為:L■AO■OB■BC■BC11圖1-5（b）拉伸試件斷口移中當(dāng)斷口非?？拷嚰啥?，而與其頭部之距離等于或小于直徑的兩倍時(shí)，一般認(rèn)為試驗(yàn)結(jié)果無(wú)效，