低碳钢、铸铁的拉伸和压缩试验

试验一 低碳钢、铸铁的拉伸和压缩试验、试验目的.测定低碳钢的屈服强度、抗拉强度、延长率和断面收缩率。.测定铸铁的抗拉强度。.测定铸铁压缩时的抗压强度。.观看上述两种材料在拉伸过程中的各种现象，并绘制拉伸图.分析比较低碳钢和铸铁的力学性能特点与试样破坏特征。二、试验内容.铸铁拉伸试验；.铸铁压缩试验；.低碳钢拉伸试验。三、试验原理、方法和手段常温、静载下的轴向拉伸试验是材料力学试验中最根本、应用最广泛的试验。通过拉伸试验，可以全面地测定材料的力学性能，如弹性、塑性、强度、断裂等力学性能指标。这些性能指标对材料力学的分析计算、工程设计、选择材料和材料开发都有及其重要的作用。试验说明，工程中常用的塑性材料，其受压与受拉时所表现出的强度、刚度和塑性等力学性能是大致一样的。但广泛使用的脆性材料，其抗压强度很高，抗拉强度却很低。为便于合理选用工程材料，以及满足金属成型工艺的需要，测定材料受压时的力学性能是格外重要的。因此，压缩试验同拉伸试验一样，也是测定材料在常温、静载、单向受力下的力学性能的最常用、最根本的试验之一。GB/T228-2023《金属室温拉伸试验方法》分别表达如下：1.低碳钢试样。在拉伸试验时，利用试验机的自动绘图器可绘出低碳钢的拉伸曲1-1F—AL曲线。图中最初阶段呈曲线，是由于试样头部在夹具内有滑动及试验机存在间隙等缘由O点，作为其坐标原O O?图11点。拉伸曲线形象的描绘出材料的变形特征及各阶段受力和变形间的关系，可由该图形的状态来推断材料弹性与塑性好坏、断裂时的韧性与脆性程度以及不同变形下的承载力量。但同一种材料的拉伸曲线会因试样尺寸不同而各异。为了使同一种材料不同尺寸试样的拉伸过程及其特性点便于比较，以消退试样几何尺寸的P)A。，并将横坐AL)L0应变曲线，它与拉伸图曲线相像，也同样表征了材料力学性能。拉伸试验过程分为四个阶段：(1)线弹性阶段；(2)屈服阶段；(3)强化阶段；(4)局部变形阶段。2,铸铁试样。做拉伸试验时，利用试验机的自动绘图器绘出铸铁的拉伸曲1-2所示。在整个拉伸过程中变形很小，无屈服、颈缩现象，拉伸曲线无直线段，可以近似认为经弹性阶段直接断裂，其断口是平齐粗糙的。以低碳钢为代表的塑性材料，轴向压缩时会产生很大的横向变形，但由于试样两端面与试验机支承垫板间存在摩擦力，约束了这种横向变形，故试样消灭显著的鼓胀，1-2所示。塑性材料在压缩过程中的弹性模量、屈服点与拉伸时一样，但在到达屈服阶段时Ps。当连续加载时，试样越压越扁，由于横截面面积不断增大，试样抗压力量也随之提高，曲线持续上升。以铸铁为代表的脆性金属材料，由于塑性变形很小，所以尽管有端面摩擦，45,5501-4所示。这是由于脆性材料的抗剪强度低于抗压强度，从而使试样被剪断。图1-2 图1-3 图1-4四、试验条件.液压式万能试验机；.游标卡尺；.试件。五、试验步骤GB/T228—2023《金属室温拉伸试验方法》中的规定，测定试样原始横截面积。本次试验承受圆形试样，应在标距的两端及中间处的两个相互垂直的方向上各测一次横截面直径，取其算术平均值，选用三处测得的直径最小值，并以此值计算横截面面积。测定试样的原始标距长度10.选试验机量程依据试样的外形、尺寸和估量材料的抗拉强度来估算最大拉力，并以此力作为示力盘量程的40%80%,以选择适宜的示力盘和相应的摆锤。然后，选用与试样相适应的夹具。10毫米以上。.转动齿杆微调或指针齿轮粗调将示力盘指针调整到零位。安装试样，快速调整万能试验机的夹头位置，并将自动绘图装置调好。经指导教师检查后即可开头试验。.加载试验，在试验过程中，要求均匀缓慢地进展加载。对于低碳钢试样的拉伸

值,最大载荷值。FFbF对于铸铁试样，只需测定其最大载荷％值。试样被拉断后马上停机，并取下试样。.对于拉断后的低碳钢试样，要分别测量断裂后的标距和颈缩处的最小直径。依据中的规定测定时，将试样断裂后的两段在断口处严密地对接起来，直接测量原标距两端的距离。六、思考题1试验时如何观看低碳钢的屈服点？测定时为何要对加载速度提出要求？2.比较低碳钢和铸铁的拉伸压缩断口外形，分析其破坏的力学缘由七、试验报告试验报告应应包括试验目的、试验原理、试验数据测量并记录、试验数据处理、分析争论试验现象及误差缘由并写出心得体会。d0/mmF/KN标距I截回n截回出最小横材料屈服载荷取大载荷10/mm12平均平1 2均12平均aWRA,2A)/mm附1-1 液压式万能材料试验机力试验机、扭转试验机、冲击试验机、疲乏试验机等。能兼作拉伸、压缩、弯曲等多种试验的试验机称为万能材料试验机，简称万能机。供静力试验用的普WEK列1-5WE-1000A、600试验机，具构造1-6所示。下面分别介绍其加载系统和测力系统。15

测力计主机1—底座；2—固定立柱；3—固定横梁；4一工作油缸；6一上横梁；7一活动立柱；2—8—活动平台；9一上夹头；12一下夹头；13一螺杆；17一送油阀；18,19—油管;20一回油阀；29—示力指针；30一示力度盘；32一滚筒；35一油泵电机开关；3—36一下夹头升降按钮；37一油箱；38一放油阀一、加载系统1234固定于框架5678组成的活动框1617,185连同891211之间，10别受到压缩或弯曲。止匕外，试验开头前如欲调整上、下夹头之间的距离，则可开动电14,13,1214不能用来给试样施加拉力15工作活塞4工作油虹7活麻立柱*拉杆抬摆辕

17送油阀

滑轮〔1〕制力油缸测力挹寒二、测力系统 6上横梁17,453固定横梁给试样加载；同时，油液经回油管1921〔20是关闭的，油液不能流回油箱〕。22,23,243固定横梁“示力指针川示力度塞\科26252728作水平移动，绘困笔2

2930的中心旋转。示,11转凝筒 19回有管〔24所受拉力37强一样，两个油缸活塞上的18成正比〔活塞面积之比〕。这样，示力1Q弯曲支座平与工作油缸活塞上的总压力，亦即试样所受载荷成正比。经过标定便可使8活动平台指针在示力度盘上直接指示载荷的大小。一般配有重量不同的摆锤，可供选择。对重量不同的摆锤，使示9转同样的转角，所需油压并不一样，即载荷并不一样。所以，示力度盘上由刻度降按钮范围应与摆锤的重量相匹配。以WE-1000试验机为例，它配有A、 12下失B、CA对应2Q0—200kN,A+B0—500kN,A+B+C对应0—1000kNo

册用楚⑵

2立拄33拄进人工作油缸的快慢，因而可用以37油箱- I底座15涡轮蜗杆21浦力油管6油泵

14下夹头升厚电机1碑杆20,可使工作油缸中的油液经回油管1937,从而卸减试样所受载荷。试验开头前，为消退活动框架等的自重影响，应开动油泵送油，将活动平台略微上升31,使摆杆保持垂直位置，并使示力指针指在零点。试验机上一般还有自动绘图装置。它的工作原理是，活动平台上升时，由绕过滑轮〔1〕和〔2〕3332绕轴线转动，在滚筒圆柱面上构成沿周线表示位移的坐标；同时，齿杆28的移动构成沿滚筒轴线表示载荷的坐标。这样，试验时绘图笔34在滚筒上就可自动绘出载荷一一位移曲线。固然，这只是一条定性曲线，不是很准确的。三、操作规程及留意事项1依据试样尺寸和材料，估量最大载荷，选定相适应的示力度盘和摆锤重量。需要自动绘图时，事先应将滚筒上的纸和笔装妥。.先关闭送油阀及回油阀，再开动油泵电机。待油泵工作正常后，开启送油阀将