碳钢与铸铁的拉伸压缩实验

碳钢与铸铁的拉伸、压缩试验一、目的1、测定碳钢在拉伸时的屈服极限σ，强度极限σ，延长率δ和断面收缩率Ψ，测S b定铸铁拉伸时的强度极限σb。2、观看碳钢、铸铁在拉伸过程中的变形规律及破坏现象，并进展比较，使用绘图装置绘制拉伸图〔P-ΔL。3、测定压缩时低碳钢的屈服极限σS。和铸铁的强度极限σb。4、观看低碳钢和铸铁压缩时的变形和破坏现象，并进展比较。5、把握电子万能试验机的原理及操作方法6、了解液压万能试验机的工作原理及操作方法。二、设备微机掌握电子万能材料试验机、液压式万能材料试验机、游标卡尺。三、拉伸试祥1.为使各种材料机械性质的数值能相互比较，避开试件的尺寸和外形对试验结果的影响，对试件的尺寸外形GB6397-862-3所示：2-3〔LdL／d105，0 0 0其延长率分别记做和δ 和δ10 52、压缩试样：低碳钢和铸铁等金属材料的压缩试件一般做成很短的圆柱形，避开压弯，一般规定试件高度h直径d的比值在以下范围之内：h1≤d≤3为了削减两端面与试验机承垫之间的摩擦力，试件两端面应进展磨削加工，使其光滑。四、试验原理2-4P-△L曲线图，拉伸变形ΔL是整个试件的伸长，并且包括机器本身的弹性变形和试件头部在夹头中的滑动，故绘出的曲线图最SB‘受变形速度和试件形式BB点对应的载荷作为材料屈服时的载荷PSA0除PS，即得屈服极限： 图2-4PsA 〔2.1〕AS0bbb屈服阶段过后，进入强化阶段，试样又恢复了承载力量，载荷到达最大值P，时，试样某一局部的截面明显缩小，消灭“颈缩”现象，这时示力盘的从动针停留在P不动，主动针则快速倒退说明载荷快速下降，试样马上被拉断。以试样的初始横截面面积A。除P得强度极限为bbbP b 〔2.2〕b A0延长率δ及断面收缩率φ的测定，试样的标距原长为L拉断后将两段试样严密地对接0在一起，量出拉断后的标距长为L延长率应为1 ll1l0

0100% 〔2.3〕断口四周塑性变形最大，所以L1的量取与断口的部位有关，如断口发生于Lο的两端或1在Lο之外，则试验无效，应重做，假设断口距L。的一端的距离不在标距长度的中心3区域内，要承受断口移中的方法；以度量试件位断后的标距，设两标点CC110格，断口靠近左段，如图2-5，从接近断口的第一刻线d10／2＝5格，记作a，这就相a点到C1ab，LˊCbL’baL′＋2L‘′的长度中包含的格数等于10，即L′＋2L‘′=L。12-5试样拉断后，设颈缩处的最小横截面面积为A，由于断口不是规章的圆形，应在两个1相互垂直的方向上量取最小截面的直径，以其平均值计算A，然后按下式计算断面收缩率：101100% 〔2.4〕0铸铁试件在变形微小时，就到达最大载荷Pb而突然发生断裂。没有屈服和颈缩现象，其强度极限远小于低碳钢的强度极限。图2-6的，而且s也根本一样，所以说，低碳钢材料在压缩时的E和s都与拉伸时大致一样，压不坏，所以没有强度极限。图2-6 图2-72-7为铸铁试件压缩图，P-ΔL4-5倍，当到达最大载荷b时铸铁试件会突然裂开，断裂面法线与试件轴线大致成450～550的倾角。这外表，铸铁压缩破坏主要是由剪应力引起的。五、试验步骤拉伸试验步骤：1、试件预备〔1〕测量试样尺寸 测定试样初始横截面面积A时，在标距L的两端及中部三o ο个位置上，沿两个相互垂直的方向，测量试样直径，以其平均值计算各横截面面积，取三个横截面面积中的最小值为A。ο2、试验机预备使用电子万能试验机时检查试验机的夹具是否安装好，各种限位是否在试验状态下就位；启动试验机的动力电源及计算机的电源；调出试验机的操作软件，按提示逐步进展操作；安装试件。安装时仅将试件上端夹紧，下端悬空，然后再试件上夹持引伸计；启动下降按钮将试件移下，停顿安装好试件，进展调零，回到试验初始状态；依据试验设定，启动试验开关进展加载，留意观看试验中的试件及计算机上的曲线变化；试验完成，保存记录数据，打印试验数据报告；试件破坏后〔非破坏性试验应先卸载计算机系统，清理复原。使用液压万能试验机时调整试验机 按2-1的要求调整检查万能材料试验机，依据Pb＝σb×Α。估量试件的最大载Pb，按最大载荷数值为度盘测力范围的40％-80％的标准来选择度盘和与其相匹配的摆锤，并调整示力指针为零。安装试样 先将试件安装在试验机上夹头内再移动下夹头使之到达适当位置，须留意使试样垂直，并把试样下端夹紧。检查及预拉请教师检查以上试验步骤完成状况。开动试验机，并使自动绘图器工作。预加少量载荷〔勿使应力超过比例极限验机是否处于正常状态。进展试验①翻开送油阀，用慢速加载，缓慢而均匀地使试件产生变形，留意观看测力指针的转动、自动绘图的状况和相应的试验现象，以测力指针停顿转动的载荷或指针屡次回转时，第一次回转后的最小载荷作为屈服点载荷Ps，并留意观看是否消灭滑移线。②屈服后在强化阶段任一点处，停顿加载，然后卸载，再重加载，以观看冷作硬化现象。③连续加载直至试件断裂。在断裂前留意观看颈缩现象。此时拉力到达最大载荷，测力指针开头回转，而副针停留位置的读数，即最大载荷Pb，试件断裂后停机，取下试件。铸铁试验只要登记最大载荷及绘出拉伸图。④取下自动绘图仪所绘的拉伸曲线图纸，以便写试验报告时参考。试验完毕翻开回油阀，将载荷卸掉，清理试验现场。压缩试验步骤：1平均直径d作为计算原截面积 之用。0 02、调整试验机，选择测力度盘，调整指针对准零点，并调整自动绘图器。电子万能试验机按软件操作指南步骤进展。3、安装试样，将试样两端面涂上润滑油，然后准确地放在试验机活动台支承垫的中心上。4、检查及试车液压试验机试车时将试验机活动台上升，试件亦随之上升，当试件上端面接近承垫时应减慢活动台上升速度，避开突然接触引起猛烈加载，当试件与上承垫刚接触时，将自动绘图笔调整好，使它处于工作状态，用慢速预加少量载荷。然后卸载近零点，以检查试验机工作是否正常。5、进展试验对于抵碳钢试件，缓慢而均匀地加载，留意观看测力指针的转动状况和绘图纸上所描的曲线，以便准时而正确地读出屈服载荷S

，并把它记录下来，算出屈服极限SP SS A0

〔2.5〕对于铸铁试件，缓慢而均匀地加载，同时使用自动绘图装置绘出P-L曲线，直到试件裂开为止，登记破坏载荷Pb

，并算出强度极限b：P bb 0

〔2.6〕6、完毕工作翻开回油间，将载荷卸掉，取下试件，使试验机复原。六、留意事项1、试验时，必需严格遵守试验机的操作规程，液压试验机工作台升降电机只能用于升降工作台，不能用于加荷。2、电子万能试验机的试验程序设定后，不能随便改动。在试验过程中操作软件肯定要按部就班，以免产生误操作，损坏试验机。3、压缩试件要尽量放在压板中心，以免载荷偏心。4、假设在试验过程中，由于某种特别或意外的缘由，液压试验机油泵突然停顿工作，此时应将负荷卸掉使油压降低。检查后，重开动油泵进展试验，不应在高压下起动，以免发生意外损坏。七、试验报告试验结果应以表格或图线的形式表达，并附以必要的文字说明，包括以下内容：①料力学性能指标：σ、σ、δ、Ψ的计算。S b②将P-ΔL试验曲线转换成σ-ε曲线，将上述机械性能指标标注在曲线上，要有数值和单位。③画出试件断口外形图。④比较两种材料的机械性能特点，并分析其破坏缘由。八、预习及思考争论题预习本节及§2-1，并答复以下思考题。参考试验机自动绘图仪绘出的拉伸图，分析从试件加力至断裂的过程可分为哪几个阶段?相应于每一阶段的拉伸曲线的特点和物理意义是什么？σ 和σ 是不是试件在屈服和断裂时的真实应力？为什么？