试验一弹性模量和泊松比测定实验

#/15实验二圆柱状金属拉伸试样硬化现象—、实验目的通过对预变形的试件进行正向加载，使学生加深理解包申格效应。二、实验原理很多金属材料因为有高的强度和韧性而被大量应用于承载结构，例如输送石油或天然气的管道。结构的尺寸及使用效率跟其材料的强度直接相关，一般都按材料强度进行工程构件设计。在工程实际中，屈服强度是描述金属材料力学性能的重要参数。然而，屈服强度会随着加载历史的不同而有所变化。许多金属材料经过某一个方向加载变形后，卸载，再加载，变形与原方向相同，但其屈服强度有增加现象，这就是包申格效应。包申格效应是金属材料所具有的普遍现象，了解包申格效应对于产品的生产工艺和设计有重要指导意义。三、实验仪器和材料1、电子式万能材料试验机、圆柱状标准拉伸试样2根、游标卡尺为了容易进行轴向拉伸及压缩实验，把试件加工成如图1所示的形状。图2-1试件标距长度为100mm的标准拉伸试样，直径大约为10mm,图1.试件形状及尺寸（mm）四、实验方法和步骤将试样打标距，测量截面尺寸。首先将一根试件在轴向拉伸作用下获得情况下的载荷—伸长曲线。获得相应的力学性能指标，屈服强度、抗拉强度。然后装上第二根试样，根据第一根试样加载情况选择在均匀塑性变形阶段（即强化阶段）的某一载荷（利用总预变形量预变形量分别为0.5%，1.2%两种情况计算，由第一根的载荷—伸长曲线获得），对第二根和第三根试样加载，然后卸载，再加载，观察其屈服现象并记录应力-应变曲线。五、实验报告1．试件的应力应变-曲线；2．分析试件在没有预变形和有不同预变形后的屈服强度的变化；六、问题讨论讨论减小或消除包申格效应的方法。

截面1截面2截面3试样1直径12直径12直径12平均平均平均试样2试样3直径直径直径平均平均平均屈服强度试样1试样2试样3实验三材料切变模量G的测定材料的切变模量G,是计算构件扭转变形的基本参数，测定切变模量的方法有很多种，我们主要介绍电测法测定切边模量G一、实验目的1、了解电阻应变测试方法测定材料扭转时的剪切弹性模量G的方法测定试件材料的剪切弹性模量理解剪切弹性模量的定义和变形方式二、实验设备XL2101C程控静态电阻应变仪静态电阻应变仪一台电子扭转试验机三、实验原理和方法依照国标GB10128—88的规定，材料扭转时，剪应力与剪应变成线性比例关系范围内剪应力工，与剪应变Y之比称剪切弹性模量或切边模量，以G表示即G=-Y上式中的工和丫均由实验测定，其方法如下：1、工的测定在圆柱形试样的前后表面A、C两点处分别贴应变片T二——式中：w为圆管的抗扭截面系数p2、Y的测定选择全桥接线使得应变仪产生的读数应变均由扭转切应力引起则有e=28d r=48 ，薄臂圆筒上任意一45°点均为纯剪切应力状态如图根据广义虎克定律o =o=-T，-450 1o=o=T，45。 38450由此,1+口———TE2GT Y=8由G=一可得

r丫实验采用等量逐级加载法，设各级扭矩增量为A9应变仪读数增量为拄”AT从每级加载G=iWA8Pri采用同样的方法测试材料的剪切模量n次，则G=1Egnii四、实验步骤1、组桥接线2、采用分级加载法，先预加100Nm的初载荷检查装置和应变仪是否正常工作。3、将应变仪调零，然后以AM=100Nm进行分级加载，直至P=500Nmmax4、分别记录e和£‘，进行数据处理，整理实验报告。riri实验四金属材料布氏硬度实验五金属材料洛氏、维氏硬度实验一、【实验目的】.了解布氏、洛氏、维氏硬度测定的基本原理及应用范围。.了解布氏、洛氏硬度机的主要结构，初步掌握操作方法。.根据不同金属材料的零件性能特点，选定测定硬度的方法。二、【实验设备及试样】设备：HBRV-187.5型布洛维硬度计试样：45#①50x1220#①15x13T10①20x1265Mn①30x1040cr①16x14灰口铸铁①10x15载物台——放置试样的地方；升降丝杆——使载物台能上升或下降；手轮——使丝杆产生上下移动；4)压头——压头由淬火后的钢球制成，钢球的直径有2.5,5,20mm三种;

5）指示灯——用于表示加载荷过程；6）加荷按钮——用于施加载荷；7）压紧螺钉——用于固定时间定位器；时间定位器——用于控制加载时间9）载荷砝码——用砝码可组成187.5、250、750、1000、3000kgf的载荷。三、布氏硬度试验（一）试验原理用一定直径的淬火钢球或硬质合金球压头压入试样表面，并在规定载荷下保持一定的时间后卸除压力，于是在试件表面留下压痕，单位压痕表面积A上所承受的平均压力即定义为布氏硬度值，用hb表示，（图省略）p兀p兀Dh2P兀D[D--DD2-d2]式中 P—施加的载荷，单位为kgf；D——压头直径，单位为mm；d——压痕直径，单位为mm上式表明，当压力和压头直径一定时，压痕直径越大，则布氏硬度越低，即材料的变形抗力越小；反之，布氏硬度值越高，材料的变形抗力越高。试验时，如果压头直径、载荷根据试样选择故已知，只要测出压痕的直径便可以求出材料的布氏硬度值。（二）试样技术条件试样表面应平整光洁，不得有氧化皮或油污及明显的加工痕迹。试样厚度应大于压入深度的8倍。在试样制备过程中，应尽量避免试样受热及冷加工对硬度测试的影响。布氏硬度试验时，压痕中心到试样边缘的距离不应小于压痕直径的2.5倍，相邻的压痕中心距离不应小于压痕直径的3倍。【试验规范】表1.1布氏硬度试验规范金属类别布氏硬度试件厚度压头直径载荷P(kgf)K载荷保持时注(HB)(mm)D(mm)间(S)>6103000钢>1406~357503010铁<32.5187.5<140>66~3<3102.5100025062.51010>6103000>1306~357503010<32.5187.5>6101000铜、黄铜、青有色金属及36〜1306~352501030铜、铝、镁合其合金<32.562.5金等>610250纯铜、铅、锡8〜356~3562.52.560合金、轴承合<32.515.625金等（三）实验步骤①据试验材料和试样厚度按表1-1布氏硬度试验规范选择球体直径D、试验力F的大小和试验力作用保持的时间。并用无酸汽油清洗其钢球附着的防锈油，用棉花或质地较软的纱布擦拭干净，装入主轴衬套内。②将试样平稳地放在工作台上，顺时针转动升降手轮，使试样测试表面垂直于钢（硬质合金）球加力方向，直至试样与球体紧密接触手轮空转为止。③打开电源开关，待电源指示灯亮后，再启动按钮开关，当加荷指示灯明亮时，表示试验力开始加上，此时立即拧紧定时压紧螺钉，即自动开始计时，达到预定加力时间后，转动即自行停止。④验证压痕对组织硬化的影响，即在规定两压痕中心距离范围内和范围外打硬度进行比较。⑤关闭电源，反时针方向转动手轮，使工作台下降，取下试样。用读数显微镜测量压痕直径d，用所得结果从有关对照表中查找相应的硬度值。四、洛氏硬度试验（一）试验原理洛氏硬度实验是将压头在一定压力下压入被测材料的表面，直接测量压痕深度，并根据压痕深度定出材料的硬度。这是与布氏硬度定义的主要不同之点。压痕越深则硬度值越低，反之则硬度值越高。为保证压头与试样表面接触良好，测洛氏硬度时先加预载荷（一般为98.07NG0kgf）），然后再加主载荷，所加的总载荷大小，视被测材料的软硬而定;洛氏硬度旅）的计算公式为（图省略）HR(4.6)其中HRHR(4.6)其中HR——洛氏硬度；K——常数，用金刚石圆锥压头时为100，用钢球压头时为130；h2——加10kgf预载荷时产生的压痕深度（mm）；h1——卸除主载荷但保留预载荷时的压痕深度京）；S——常数，为0.002mm，即压头每压入0.002mm深度，相当于1个计量单位。（二）试样技术条件洛氏硬度试验因压痕小，故试样要求表面光滑、无氧化皮、凹坑和明显的加工痕迹，试验面的粗糙度Ra不应低于0.8um。同样，试样在加工过程中，不应因受热或冷加工硬化而改变材料的性能。试样或试验层最小厚度应不小于压痕深度的8倍。表1-2常用三种洛氏硬度实验规范标尺硬度符号压头类型初始载荷F0/N主载荷F0/N总载荷F0/N测量硬度范围应用举例AHRA顶角为120P的金刚石圆锥体98.0749Q3588420〜88硬质合金、硬化薄钢板、表面薄层硬化钢BHRB以588mm钢球88269801720〜100低碳钢、铜合金、铁素体可锻铸铁CHRC顶角为128的金刚石圆锥体588.4147120〜70淬火钢、高硬度铸件、珠光体可锻铸铁（三）实验步骤1、试验前的准备工作试样的准备：必须设法处理使其表面洁净，光滑；试台的选择及安装：根据试样形状及尺寸选用合适的试台；总试验力的预选：试验力的变换务必在试验前完成；

2、洛氏硬度计的测试程序插上电源，打开电源开关，使其在投影屏上能看到清晰的影像；根据试验要求选用压头，使其小心安装在主轴的孔中，再拧紧紧固螺丝钉；根据试验需要选择试验力，转动变换旋钮使所需试验力对正标记；将手柄推向后方，再将试样放在石台上，转动手轮使试样的试面与压头接触，转动手轮，使试样继续升高，让基线与左边刻度“100”接近重合；旋转投影屏下的旋钮使分化板上的刻度“100”与投影屏基线重合；拉动手柄，使主试验力缓缓施加在试样上，屏上的刻线回行而停在一定位置；将手柄推向后方，使主力卸除，屏上基线对准标尺的数字即为洛氏硬度；降下试台，取出试样。五、维氏硬度试验（一）试验原理将顶部两相对面具有规定角度的金刚石正四棱锥压头用试验力压入试样表面，保持规定时间后，卸除试验力，测量压痕对角线长度，以压痕单位面积的压力表示（图省略）2F2Fsin(1360)HV=0.102HV=0.102d2F工0.1891——d2（二）试样技术条件试样表面粗糙度：Ra0.4环;试样最小厚度应为压痕对角线的1.5倍；试验后试样背面不应出现可见痕迹；小试样可以镶嵌；试样表面应平坦，光滑、无氧化皮及外来物。试验力按规定选用；试验力保持时间10S〜15S,特殊材料可以适当延长;

任一压痕中心距试样边缘的距离材料与对角线d的关系钢、铜、铜合金>2.5d轻金属、铅、锡、及其合金>3d相邻两压痕中心的距离