材料力学拉伸实验报告

实验编号及题目：实验一低碳钢、铸铁拉伸试验验报告纸 温度： 本试验以低碳钢和铸铁为代表，了解塑性材料在简单拉伸时的机械性质。它是力学性能试验中最基本最常用的一个。一般工厂及工程建设单位都广泛利用该实验结果来检验材料的eL 。本试验具体要求为：了解材料拉伸时力与变形的关系，观察试件破坏现象。eL 比较塑性材料与脆性材料在拉伸时的机械性质。：实验仪器与设备:①微机控制电液伺服万能试验机型号SHT5305最大负荷300kN1台②全数字闭环测控系统 ③电子引伸计 ④游标卡尺 0-150mm最小刻度0.02mm⑤刻度尺 0-30cm ⑥橡皮筋 保材料处于单向应力状态。一般试验机都设有自动绘图装置，用以记录试样的拉伸图即F-ΔL曲线，形象地体现了材料变形特点以及各阶段受力和变形的关系。但是F-ΔL曲线的定量关系不仅取决于材质而且受试样几何尺寸的影响。因此，拉伸图往往用名义应力、应变曲线(即R-ε曲线)来表示：

F——试样的名义应力Page1of11实验编号及题目：实验一低碳钢、铸铁拉伸试验验报告纸 L——试样的名义应变S和L分别代表初始条件下的面积和标距。R-ε曲线与F-ΔL曲线相似，但消除了几何0 代表材料的属性。单向拉伸条件下的一些材料的机械性能指标就是在R-的。如果试验能提供一条精确的拉伸图，那么单向拉伸条件下的主要力学性标就可精确地测定。不同性质的材料拉伸过程也不同，其ε曲线会存在很大差异。低碳钢和铸铁是性质截然不同的两种典型材料，它们的拉伸曲线在工程材料中十分典型，掌握它们的拉伸过程和破点有助于正确、合理地认识和选用材料。弹性阶段（在这个范围内卸载，试样仍恢复原来的尺寸，没有任何残余变形。习惯上认为材料在弹性范围内服从虎克定律，其应力、应变为正比关系，RE 屈服（流动)阶段（BC)：R-ε曲线上出现明显的屈服点。这表明材料暂时丧失抵抗继续变形的能力。这时，应力基本上不变化，而变形快速增长。通常把下屈服点（Bˊ)作为材料eL eL 零件就会因为过量变形而失效。因此强度设计时常以屈服极限R作为确定许可应力的基础。服阶段开始，材料的变形包含弹性和塑性两部分。如果试样表面光滑，材料杂质含量少，可以清楚地看到表面有45°方向的滑移线。图1-1试件拉伸图Page2of11100%100%AAL实验编号及题目：实验一低碳钢、铸铁拉伸试验验报告纸 CD)R-料恢复了对继续变形的抵抗能力，载荷就必须不断增长。如果在这一阶段卸载，弹性变形将随之消失，而塑性变形将永远保留下来。强化阶段的卸载路径与弹性阶段平行。卸载后若重新加载，加载线仍与弹性阶段平行，但重新加载后，材料的弹性阶段加长、屈服强度明显提高，而塑性却相应下降。这种现象称作为形变强化或冷作硬化。冷作硬化是金属材料极为宝贵的性质之一。塑性变形和形变强化二者联合，是强化金属材料的重要手段。例如喷丸，挤压，冷拨等工艺，就是利用材料的冷作硬化来提高材料强度的。强化阶段的塑性变形是沿轴向均匀分布的。随塑性变形的增长，试样表面的滑移线亦愈趋明显。D点是R-ε曲线的最高点，定义为材料的强度极限Rm 缩阶段的标志。料均匀塑性变形的最大抗力，是材料进颈缩阶段（限后，塑性变形开始在局部进行。局部截面急剧收缩，承载面积迅速减少，试样承受的载荷很快下降，直到断裂。断裂时，试样的弹性变形消失，塑性变形则遗留在破断的试样上。材料的塑性通常用试样断裂后的残余变形来衡量，单拉时

1-2u 低碳钢颈缩部分的变形在总变形中占很大比重如图1-2所示。测试断后伸长率时，颈缩局部及其影响区的塑性变形都应包含在落在标距之外则试验无效。。这就要求断口位置应在标距的中央附近。若工程上通常认为，材料的断后伸长率A>5%属于韧断，A<5%则属于脆断。韧断的特征是断裂前有较大的宏观塑性变形，断口形貌是暗灰色纤维状组织。低碳钢断裂时有很大的塑性°铸铁是典型的脆性材料，其拉伸曲线如图1-1c）所示。其拉伸过程较低碳钢简单，可近似认为是经弹性阶段直接过渡到断裂。其破坏断口沿横截面方向，说明铸铁的断裂是由拉应力引起，其强度指标只有R。由拉伸曲线可见，铸铁断后伸长率甚小，所以铸铁常在没有预兆的情况下突然发生脆断。因此这类材料若使用不当，极易发生事故。铸铁断口与正方向垂直，断面平齐为闪光的结晶状组织，是典型的脆状断口。Page3of11实验编号及题目：实验一低碳钢、铸铁拉伸试验验报告纸 多数工程材料的拉伸曲线介于低碳钢和铸铁之间，常常只有两个或三个阶段如图。但强度、塑性指标的定义和测试方法基本相同。所以，通过拉伸破坏试验，分析比较低碳钢和的拉伸过程，确定其机械性能，在机械性能试验研究中具有典型意义。拉伸试样有比例试件和定标准试件两种。1-4）须保持光滑均匀以确保材料表面的单向应力状态。均匀部分的有效工作长度L称做标距。d0 处不会断裂。试样两端的夹持部分用以传递载荷，其形状尺寸应与试验机的钳口相匹配。R L Page4of11,,即L实验编号及题目：实验一低碳钢、铸铁拉伸试验验报告纸 其影响区的塑性变形在断后伸长率中占很大的比重。虽然，同种材料的断后伸长率不仅取决于材质，而且还取决于试样的标距。试样愈短、局部变形所占比例采用比例试样。比例试样的长度有两种规定：10倍直径圆试样：

10d

,即L0 5倍直径圆试样：5 5.65上述比例，板试样也分长、短两种：样：

11.3S样：

5.65Su0

推荐使用短比例试样。五：实验步骤:低碳钢拉伸:①用游标卡尺在低碳钢试件的两端和中央的三个截面上测量直径，每个截面在互相垂直的两d算出截面积

用刻度尺在低碳钢试件两端间取10d0的距离作为原长度l0，做上标记，并平均分成10格，同上标记。②打开万能试验机，先把试件安装在试验机的上夹头内，用橡皮筋将电子引伸计固定在试件l

内，再移动下夹头，使其达到适当的位置，此时清零电脑记录的所有数据后，件下端夹紧。Page5of11SS100%。l100%。实验编号及题目：实验一低碳钢、铸铁拉伸试验验报告纸 ③点击电脑中表示“开始”的箭头按钮，开始拉伸试验，此间数据由电脑记录。④当电脑提示取下引伸计时，取下引伸计。⑤拉断试件后，打印电脑记录数据及图像，取下断裂的两截试件。⑥用游标卡尺测量上下两截断截口处的截面直径，每个截面在互相垂直的两个方向各测一次，取其平均值，取最小值作为计算截面积的直径d，计算此时截面积S，同时计算断面⑦将试件两截拼合后用刻度尺测量拉伸后试件长度，测量三次取平均值为l，同时计算伸长结束，收拾好实验用品。①用游标卡尺在铸铁试件的两端和中央的三个截面上测量直径，每个截面在互相垂直的两个方向各测一次，取其平均值，并用三个平均值中最小者作为计算截面积的直径d0，并计算出截面积S0值。③打开万能试验机，先把试件安装在试验机的上夹头内，再移动下夹头，使其达到适当的位此时清零电脑记录的所有数据后，把试件下端夹紧。④点击电脑中表示“开始”的箭头按钮，开始拉伸试验，此间数据由电脑记录。⑤拉断试件后，打印电脑记录数据及图像，取下断裂的两截试件。Page6of11SS100%。l100%。实验编号及题目：实验一低碳钢、铸铁拉伸试验验报告纸 ⑥用游标卡尺测量上下两截断截口处的截面直径，每个截面在互相垂直的两个方向各测一次，取其平均值，取最小值作为计算截面积的直径d，计算此时截面积S，同时计算断面l⑧实验结束，收拾好实验用品。0断面直径位置断裂后长度

10.00mm10.00mm.00mm5.70mm70mm

10.00mm10.00mm.00mm5.70mm70mm4.16mm4.16mm4.16mm断裂处位于由上至下第5格由下至上第6格断裂上半截呈凸状下半截呈凹状Page7of11F100%断后伸长率断后伸长率AL实验编号及题目：实验一低碳钢、铸铁拉伸试验验报告纸

次测量

次测量上部 10.00mm 中部 10.00mm 下部 10.00mm 断面直径位置 第一次测量 上半段 10.00mm 下半段 10.00mm 断裂后长度第一次 第二次 l 110.06mm 110.06m 断裂处距下端 1.指标计算极限

极限

F屈服载荷F取屈服平台的下限值。FeL 2.标的计算Page8of11断面收缩率断面收缩率ZS100%100%100%100%10101010 5.701010210实验编号及题目：实验一低碳钢、铸铁拉伸试验验报告纸 0 动绘图器绘出的图形用光滑曲线联结，并延长直线部分使之交于坐标原点。修正后绘方上，并注明比例尺，即方格上每一厘米代表若干载荷和伸长。低碳钢和铸铁试件试验前后的形状图形。上屈服度:ReH

FeH

m22

GPa服度：ReL=

FeH

m22

强度：Rm=

m22

GPaLL断后伸长率：A=1

124.16100100%24.16%100

2 2 100%67.51% 2强度：Rm= m22

LL断后伸长率：A=1

110.06100100%10.06%100数据均符合实验要求。Page9of11实验编号及题目：实验一低碳钢、铸铁拉伸试验验报告纸 钢和铸铁应力应变曲线见最后附表。钢端口截面图如下：截面图如下：1.实验时如何观察低碳钢的屈服点？测定时为何对加载速度提出要求？超过某一点增加到某一值时，应变有非常明显的增大，而应力是先下降，然后作微小的波动，在σ-ε曲线上出现接近水平的小锯齿形折线。像这种应力基本增加的现象就是屈服。在低碳钢试验时，我们可以边观察电脑屏幕上的σ-ε曲线，当曲线出现以上现象时就代表低碳钢出现了屈服点。的加载方式进行试验，称为常温静载试验，是测定材料力学性能的加载时，必须缓慢加载才可以达到常温静载试验的要求。假如加载过快，则会导致材料的各项数据短时间内发生剧烈变动，导致测量误差过大。2.为什么低碳钢拉伸时会发生颈缩现象？形成颈缩现象。低碳钢是含碳量在0.3%以下的碳素钢，且断面收缩率>5%的塑性材料.其内部Page10of11实验编号及题目：实