实验二 低碳钢的拉伸试验

1、实验二 低碳钢的拉伸试验 一、实验目的1） 测定低碳钢的屈服强度，抗拉强度。断后伸长率和断面收缩率 2） 观察低碳钢在拉伸过程中所出现的屈服、强化和缩颈现象，分析力与变形之间的关系，并绘制拉伸图。3） 学习、掌握万能试验机的使用方法及其工作原理。二、实验设备（1） 试件：按国标GB/T 228 金属材料室温拉伸试验方法中的规定准备20#钢的圆形长比例拉伸试件，如图21所示。图2-1 圆形拉伸试件图中L0为标距长度，用于测量拉伸变形，单位为mm。（2）万能试验机：采用夹板式夹头，如图2-2。夹头有螺纹，形状如2-3所示。试件被夹持部分相应也有螺纹。试验时，利用试验机的自动绘图器绘制低碳

2、钢的拉伸图。图2-2 夹板式夹头 图 2-3用于圆形截面试件的夹头（3）游标卡尺。三、实验原理（1）低碳钢拉伸的实验原理：低碳钢的拉伸图全面而具体的反映了整个变形过程。观察自动绘图机绘出的拉伸图应如图2-4所示。在试验之初，绘出的拉伸图是一段曲线，如图中虚线所示，这是因为试件开图2-4 低碳钢拉伸图始变形之前机器的机件之间和试件与夹具之间留有空隙，所以当试验刚刚开始时，在拉伸图上首先产生虚线所示的线段，继而逐步夹紧，最后只留下试件的变形。为了消除在拉伸图起点处发生的曲线段。须将图形的直线段延长至横坐标所得相交点O，即为拉伸图之原点。随着载荷的增加，图形沿倾斜的直线上升，到达A点及B点。过B点后

3、，低碳钢进入屈服阶段（锯齿形的BC段），B点为上屈服点，即屈服阶段中力首次下降前的最大载荷，用Psu来表示。对有明显屈服现象的金属材料，一般只需测试下屈服点，即应测定屈服阶段中不计初始瞬时效应时的最小载荷，用Psl来表示。下屈服点的测定，并不是一件容易的事。因为在屈服阶段中，当指针无规则上、下波动时，要准确捕捉屈服载荷的读数确实有一定的难度。对试件连续加载直至拉断，由测力度盘或拉伸图上读出最大载荷Pb。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。如拉断处形成缝隙，则此缝隙应计入该试件拉断后的标距内。由此可量得试件标距部分拉断后的长度L1。四、实验步骤1）试件准备与尺寸测

4、量用划线机划上试件的标距，并将其分成10格（图25），以便观察标距范围内沿轴向的变形情况。用游标卡尺测量试件标距部分的直径。在标距范围的中间及两端处，每处两个互相垂直的方向上各测量一次，取其平均值为该处直径。用所测得的三个平均值中的最小的值计算试件的横截面面积A0。计算A0时取三位有效数字。L0图25 用划线机将标距10等分2）调整测力指针指零选择测力度盘。根据低碳钢的强度极限b和横截面面积A0估算试件最大载荷。根据最大载荷，选择合适的测力度盘，配置好摆杆重锤，将缓冲器放在合适的位置；开机进油，使活动平台上升10mm左右；摆锤对中，使重摆垂直；调整测力指针对准零点，使测力指针与随动指针重合。3

5、）装夹试件先把试件夹持在试验机上夹头内，再将下夹头移动到试件所需的夹持位置，并把试件下端夹紧。4）准备好自动绘图器，使笔与记录纸刚好接触。5）进行实验 开始试验机，缓慢匀速加载。 根据所提供的屈服类型确定Psu、Psl或Ps。 冷拉试验。在强化阶段任一处（例如图2-6中的a点）将载荷卸至初载，再重新加载，从自动绘图器上曲线的变化规律可以看到，冷拉过的材料曲线上的转折点a高于未冷拉过的材料曲线的转折点B，说明材料经过冷拉以后弹性极限提高了。图2-6 冷作硬化现象 观察颈缩现象。当测力指针再次出现停滞不前、倒退现象时，可以观察到试件产生局部变形的颈缩现象。随之，测力指针迅速倒退，试件很快断裂。 确

6、定Pb。试件断裂后，关闭机器电源；记录随动指针所指的刻度值，此即为强度极限载荷Pb。 取下试件，将拉断的试件在断口处尽量对拢，量测拉断后的标距长度L1和断口直径d1。五、注意事项1） 开机前和停机后，送油阀一定要置于关闭位置。加载、卸载和回油均须缓慢进行。2） 拉伸试件夹住后，不得再调整下夹头的位置。3） 机器开动时，操纵者不得擅自离开。实验过程中不得触动摆锤。4） 使用时，听见异声或发生任何故障应立即停止。5） 调整测力指针指零时，一定要开机进油，使活动平台上升少许。6） 试件装夹必须正确，防止偏斜和夹入部分过短的现象。读测力度盘显示值时，测力指针所指的刻度值必须与所挂摆锤相对应。六、实验结果处理（1）强度指标： 下屈服极限： （2-1）