低碳钢拉伸实验指导书

1、实验一低碳钢拉伸实验及弹性模量E的测定 一、实验目的 1了解试验设备一一WDW3100微控电子万能试验机的构造和工作原理，掌握 其操作规程及使用时的注意事项。 2测定碳钢的屈服极限Cs、强度极限二b、延伸率、断面收缩率。 3 测定弹性模量E。 4观察拉伸过程中的各种现象，自动生成并打印拉伸图（P 一江曲线） 5 分析材料的力学性质。 二、实验设备和量具 1.设备：WDW3100微控电子万能试验机（图 1-1) 图1-1 WDW3100微控电子万能试验机 2计算机（安装实验机控制系统软件-如图1-2）,打印机一台 用户信恳沆样恒息 to出芷屯密 E*工亚力捋删詣 u 移动横梁行程：1200mm；

2、 试验力精确度：0.5%; 试验速度：0.05 500mm/min 横梁位移显示分辨率：0.01mm 试验区宽度：570 mm 工作原理： WDW3100微控电子万能试验机主要由上横梁、移动横梁、台面及两侧立柱组 成框架结构，滚珠丝杠固定在台面和上横梁之间，两滚珠丝杠配合螺母及导套固定 在移动横梁上。电机通过三级同步带轮减速后带动丝杠旋转，推动移动横梁在设定 图1-3圆形截面试件 速度下作直线运动以实现各种试验功能。 三、实验试件 低碳钢试件如图I 3。夹持部 分用来装入试验机夹具中以便夹紧 试件，过渡部分用来保证标距部分能均匀受力，这两部分的形状和尺寸，决定于试 件的截面形状和尺寸以及机器夹

3、具类型。标距Io是待试部分，也是试件的主体，其 长度通常简称为标距，也称为计算长度。试件的尺寸和形状对材料的塑性性质影响 很大。为了能正确地比较各种材料的力学性质，国家对试件尺寸作了标准化规定。 拉伸试件分比例试件和非比例试件两种。比例试件系按公式I。= K. A 计算而 得。式中Io为标距，Ao为标距部分原始截面积，系数 K通常为5.65和11.3（前者称 为短试件，后者称为长试件）。据此，短、长圆形试件的标距长度I。分别等于5d0、 1Odo。非比例试件的标距与其原横截面间无上述一定的关系。 根据国家标准（GB22 87）将比例试件尺寸列表如下: 标距长度I 0 (mm 圆形试样 表示延伸

4、率 试件 横截面积Ao （ mm 直径 的符号 比 长 11.3 JAO 1Odo 任意 任意 10 例 短 5.65jAo 5do 6 表中：do表示试件标距部分原始直径; -io、-: 5分别表示标距长度 L0为d0的10倍或5倍的试件延伸率。 常用试件的形状尺寸、表面粗糙度等可查国家标准GB228 87中的附录 四、实验方法及实验原理 1、测定试件的截面尺寸 圆试件测定其直径d0的方法是：在试件标距长度的两端和中间三处予以测量， 每处在两个相互垂直的方向上各测一次，取其算术平均值，然后取这三个平均数的 最小值作为do。 2、试件标距长度|0的确定 除了要根据圆试样的直径do来确定外，还应

5、将其化到5mm或10mm勺倍数。等于 或大于2.5mm但小于7.5mm者化整为5mn;等于或大于7.5mm者进为10mm依此类 推。在标距两端各打一小标点，使其连线平行于试样的轴线。将两标点间的距离等 分10格或20格，并刻出分格线，以便观察变形分布情况，测定其伸长率、：。 3、试验加载范围 根据低碳钢的强度极限，估计加在试件上的最大载荷，确定试验机最大试验力 是否足够。由于试验机测力部分本身精确度的限制，WDW3100微控电子万能试验 机的测力范围为：最大试验力 100KN的0.4%-100%,即0.4KN 100KN实验时应保 证全部待测载荷均在此范围之内。 4、试验过程分析 正式实验开始

6、，用慢速加载，使试件的变形匀速增长。国家标准规定的拉伸速 度是：屈服前，应力增加速度为10MP/ s，屈服后，试验机活动夹头在负荷下的移 动速度不大于0.5 l0 /min。 (a)(b) 图1-4 不同钢材的屈服图 对于低碳钢来说，屈服时的曲线如图1 4(a)所示，其中Ps上叫做上屈服载荷, 与锯齿状曲线段最低点相应的最小载荷 Ps下叫下屈服载荷。由于上屈服载荷随试件过 渡部分的不同而有很大差异，而下屈服载荷则基本一致，因此一般规定用下屈服载 荷来计算屈服极限匚s二Ps I Ao二Ps下/A。有些材料，屈服时的P - :： L曲线基本上是 一个平台的曲线而不是呈现出锯齿形状，如图1 4(b)

7、所示。 屈服阶段终了以后，要使试件继续变形，就必须加大载荷。这时载荷一变形曲 线将开始上升，材料进入强化阶段，试件的横向尺寸有明显的缩小。 如果在强化阶段的某一点处进行卸载，则可以得到一条卸载曲线，实验表明， 它与曲线的起始直线部分基本平行。卸载后若重新加载，加载曲线则沿原卸载曲线 上升直到该点，此后曲线基本上与未经卸载的曲线重合，这就是冷作硬化效应。 随着实验的继续进行，当载荷达到某一值Pb，载荷不再增加的情况下， L继 续增加，试件开始出现颈缩现象，继续拉伸直至试件最后在颈缩处断裂。根据测得 的Pb可以按二b二Pb /Ao计算出强度极限 几。其拉伸过程如图1-5所示。 OA/ 图1-5 低

8、碳钢拉伸图 5、试件断后标距部分长度h的测量 将试件拉断后的两段在拉断处紧密对接起来，尽量使其轴线位于一条直线上 拉断处由于各种原因形成缝隙，则此缝隙应计入试样拉断后的标距部分长度内。如 拉断处到邻近标距端点的距离大于10 /3, 11可直接测量两端点间的长度。 测量了 li，按下式计算伸长率，即 ，上 匕100%。 Io 圆形试样在缩颈最小处两个相互垂直方向上测量其直径，用二者的算术平均值 作为断口直径di，来计算其Ai。断面收缩率按下式计算： A 100% Ao 最后，在进行数据处理时，按有效数字的选取和运算法则确定所需的位数，所 需位数后的数字，按四舍六入五单双法处理。 6低碳钢弹性模量

9、E的测定 若要测定试件的弹性模量E,则在试验前应在试件上安装电子应变引伸计。 材料弹性模量E的测定，是在比例极限以内的拉伸试验中进行的。低碳钢在比 例极限内服从胡克定律，即： PL。 EA。 式中，P轴向拉力（N） l 0试件标距长度（m A0 为试件原始截面面积（吊）E 材料弹性模量（Pa） 五、实验操作步骤 1、打开总电源； 2、打开机架背后的空气开关； 3、打开机架前面的钥匙开关； 4、打开电脑及打印机； 5、点击桌面“材料试验机”图标，进入实验软件界面； 6、单击菜单栏“联机” ，使软件进入控制试验机状态； 7、单击菜单栏“试样录入” ，测量试验样件参数，输入试样编号、试样参数等 信息

10、，保存并关闭退出； 8、单击菜单栏“参数设置” ，确定主要实验参数，关闭退出； 9、各项显示参数“清零” ； 10、将试件安装在试验机上，注意试件两端与卡槽底面均留有间隙，然后紧固 试件。再将电子应变引伸计的插销插入销孔后安装于试件上，确保安装牢固，然后 拔出插销。横梁上升期间注意安全，防止试件运动过快冲击上夹头，遇危险则立即 按手轮或操作面板上的“ STOP按钮； 更询 吕录（!） 酬QD表松 揃粗世）修較d） UI除 关阳心 踉聘鬥报丧EI关用 的gM 最大力 75000.00 70000.00 廿史 65000.00 60000.001 55COO.OOI 50 畑 00 45DE3 4

11、0DCO.OO 3SDCO.OO 33000.001 25000.00 33000.00 35CCO.OO 10000,00 JO-QO 35.00 20,00 25.00 35.00 也00 试验力-fS<tS 申33 申 06JX 申 OGqc * 0007 *6666 *00002 申 11LU2 泣捡虽号1试帏序号 同环阿 HtL 乂巴 限度 引忡计标距 lilP 平行长屢 夕卜毎 最大尢側 坑垃弓虽匿训刊） 下屈服丈创 下展眼强匿何宀 123 1 16 0 L14 0 50 201.0 0 77100 303.S7 5073.00 Z52.O3 .23 2 开环 16 0 L14 Q 201 0 0 21250 105.65 OjW 0.00 123 3 开坏 1 0 114 0 50 201. 0 0 | 重环I分析 实1室连迟 我旳笔脑 込试凳程序=.1I4T 消 图1-6拉伸试验结果分析 11、单击菜单栏“试验开始”，进入拉伸试验过程； 12、密切观察试验过程，依提示进行各项操作，随时用手轮或操作面板调节进 给速度； 13、直至试件拉断，取下两段试件将其对接，测量断面