拉伸實驗報告-3

實驗報告（一）實驗名稱：金屬靜態(tài)拉伸破壞實驗實驗?zāi)康模?、測定低碳鋼的屈服極限、強度極限、延伸率、截面收縮率。2、測定鑄鐵的抗拉強度極限。3、觀察低碳鋼和鑄鐵在拉伸過程中表現(xiàn)的現(xiàn)象，繪出外力和變形間的關(guān)系曲線（曲線）。4、分析和比較低碳鋼和鑄鐵的拉伸力學(xué)性能和破壞特征。實驗設(shè)備和儀器：材料試驗機、游標(biāo)卡尺、試樣劃線器等。拉伸試件：金屬材料拉伸實驗常用的試件形狀如圖所示。圖中工作段長度稱為標(biāo)距，試件的拉伸變形量一般由這一段的變形來測定，兩端較粗部分是為了便于裝入試驗機的夾頭內(nèi)。為了使實驗測得的結(jié)果可以互相比較，試件必須按國家標(biāo)準(zhǔn)做成標(biāo)準(zhǔn)試件，即或。對于一般板的材料拉伸實驗，也應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)做成矩形截面試件。其截面面積和試件標(biāo)距關(guān)系為或，為標(biāo)距段內(nèi)的截面積。實驗原理：1、低碳鋼低碳鋼的拉伸圖全面而具體的反映了整個變形過程。觀察自動繪圖機繪出的拉伸圖。圖1-2 從圖中可以看出，當(dāng)載荷增加到點時，拉伸圖上段是直線，表明此階段內(nèi)載荷與試件的變形成比例關(guān)系，即符合虎克定律的彈性變形范圍。當(dāng)載荷增加到點時，曲線變成鋸齒狀，這時變形增加很快，載荷在小幅度內(nèi)波動很慢；這說明材料產(chǎn)生了流動（或者叫屈服）與點相應(yīng)的應(yīng)力叫上流動極限（屈服高限），與相應(yīng)的應(yīng)力叫下流動極限（屈服低限），因下流動極限比較穩(wěn)定，所以材料的流動極限一般規(guī)定按下流動極限取值。以點相對應(yīng)的載荷值除以試件的原始截面積即得到低碳鋼的流動極限，流動階段后，試件要承受更大的外力，才能繼續(xù)發(fā)生變形若要使塑性變形加大，必須增加載荷，如圖形中點至點這一段為強化階段。當(dāng)載荷達(dá)到最大值（點）時，試件的塑性變形集中在某一截面處的小段內(nèi)，此段發(fā)生截面收縮，即出現(xiàn)“頸縮”現(xiàn)象（局部變形）。此時記下最大載荷值，用除以試件的原始截面積，就得到低碳鋼的強度極限。在試件發(fā)生“頸縮”后，由于截面積的減小，載荷迅速下降，到點試件斷裂，其斷口形貌成杯錐狀。試樣拉斷后，彈性變形立即消失，而塑性變形則保留在拉斷的試樣上。關(guān)閉機器，取下拉斷的試件，將斷裂的試件緊對到一起，用游標(biāo)卡尺測量出斷裂后試件標(biāo)距間的長度，按下式可計算出低碳鋼的延伸率。將斷裂的試件的斷口緊對在一起，用游標(biāo)卡尺量出斷口（細(xì)頸）處的直徑，計算出面積；按下式可計算出低碳鋼的截面收縮率，2、鑄鐵從鑄鐵的拉伸圖可以看出，在整個拉伸過程中變形很小，無屈服、頸縮現(xiàn)象，拉伸圖無直線段。曲線快達(dá)到最大拉力，試樣突然發(fā)生斷裂，其斷口是平齊粗糙的，是一種典型的脆性破壞斷口。其抗拉強度遠(yuǎn)小于低碳鋼的抗拉強度。圖1-3實驗步驟：1、低碳鋼的拉伸實驗：1）、試件的準(zhǔn)備：在試件中段取標(biāo)距或在標(biāo)距兩端用劃線器刻線作為標(biāo)志，用游標(biāo)卡尺在試件標(biāo)距范圍內(nèi)測量中間和兩端三處直徑（在每處的兩個互相垂直的方向各測一次取其平均值）取最小值作為計算試件橫截面面積用。2）、試驗機的準(zhǔn)備：首先了解材料試驗機的基本構(gòu)操作方法，學(xué)習(xí)試驗機的操作規(guī)程。根據(jù)低碳鋼的強度極限及試件的橫截面積，初步估計拉伸試件所需最大載荷（40KN），將試件夾裝在夾頭內(nèi)。并調(diào)整好自動繪圖裝置。經(jīng)指導(dǎo)老師老師檢查后方可開始實驗。圖1-43）、進行實驗：試件夾緊后，給試件緩慢均勻加載（加載速度：2mm/min）。對于低碳鋼拉伸實驗，要注意觀察拉伸過程的四個階段中的各種現(xiàn)象。并記下屈服荷載值，最大荷載值。對于鑄鐵試樣，只需測定其最大荷載。4）、對于拉斷后的低碳鋼試樣，要分別測量斷裂后的標(biāo)距和頸縮處的最小直徑。2、鑄鐵的拉伸實驗：1）、試件的準(zhǔn)備：用游標(biāo)卡尺在試件標(biāo)距范圍內(nèi)測量中間和兩端三處直徑取最小值計算試件截面面積，根據(jù)鑄鐵的強度極限，估計拉伸試件的最大載荷。2）、試驗機的準(zhǔn)備：與低碳鋼拉伸實驗相同3）、進行實驗：開動機器，緩慢均勻加載直到斷裂為止。記錄最大載荷，觀察自動繪圖裝置上的曲線，如圖1-3所示。將最大載荷值除以試件的原始截面積，就得到鑄鐵的強度極限。因為鑄鐵為脆性材料在變形很小的情況下就會斷裂，所以鑄鐵的延伸率和截面收縮率很小，很難測出。實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)處理：（一）拉伸實驗原始數(shù)據(jù)記錄材料標(biāo)距L/mm原始直徑d/mm原始橫截面積S/mm2FSkNFbkN截面Ⅰ截面Ⅱ截面ⅢL0L112平均12平均12平均低碳鋼鑄鐵（二）低碳鋼和鑄鐵的拉伸實驗實報實驗資料整理結(jié)果低