【大学课件】金属材料的拉伸实验

金属材料的拉伸实验欢迎参加金属材料的拉伸实验课程。本课程将详细介绍拉伸实验的原理、步骤和分析方法。通过实践，我们将深入了解金属材料的力学性能。实验目的了解原理掌握金属材料拉伸实验的基本原理和方法。测量性能测定金属材料的力学性能指标。分析数据学习如何分析和解释实验数据。评估材料培养评估金属材料性能的能力。实验原理施加载荷在金属试样上施加逐渐增加的单向拉伸载荷。记录变形测量并记录试样的变形量。计算应力根据载荷和原始截面积计算应力。计算应变根据变形量和原始长度计算应变。实验仪器拉伸试验机用于施加载荷和测量力的主要设备。引伸计精确测量试样变形量的仪器。游标卡尺测量试样尺寸的工具。试样及预备工作试样准备选择标准金属试样测量并记录初始尺寸在试样上标记标距实验前检查校准拉伸试验机检查引伸计功能准备数据记录表实验装置示意图上图展示了典型的金属拉伸实验装置。主要包括加载系统、试样夹持装置、测力装置和变形测量装置。了解各部分功能对正确操作至关重要。实验步骤1安装试样将试样正确安装在拉伸试验机的夹具中。2安装引伸计在试样标距段安装引伸计。3设置参数设置拉伸速率和数据采集频率。4开始实验启动试验机，开始加载并记录数据。承载力测量测力传感器使用高精度测力传感器实时测量试样承受的载荷。数据采集通过数据采集系统记录载荷-时间曲线。载荷范围根据材料强度选择合适的载荷范围。结果记录1载荷数据记录不同变形阶段的载荷值。2变形数据记录对应的变形量。3断裂数据记录断裂时的载荷和伸长率。应力-应变曲线绘制数据处理将载荷转换为应力，变形转换为应变。曲线绘制使用软件绘制应力-应变曲线。特征点标注在曲线上标注屈服点、极限强度点等。材料的强度性能指标1抗拉强度2屈服强度3断裂延伸率4断裂收缩率5弹性模量屈服强度定义材料从弹性变形转变为塑性变形时的应力。测量方法0.2%残余应变法上下屈服点法抗拉强度定义材料在拉伸过程中能承受的最大应力。计算最大载荷除以原始截面积。意义反映材料的最大承载能力。断裂延伸率测量测量试样断后标距段的长度。计算计算标距段的相对伸长量。表示以百分比形式表示。断裂收缩率测量测量断口处的最小截面积。计算计算截面积的相对减小量。表示以百分比形式表示。弹性模量定义材料在弹性变形阶段的应力与应变之比。测定方法应力-应变曲线斜率法声波测量法硬度性能定义材料抵抗局部塑性变形的能力。测量方法通过压痕或反弹方式测定。应用用于快速评估材料的强度和耐磨性。摩氏硬度原理用已知硬度的矿物刻划被测材料。硬度等级1-10级，钻石最硬为10级。应用主要用于矿物学和地质学领域。布氏硬度压痕器使用硬质合金球或钢球。加载施加规定载荷一定时间。测量测量压痕直径。计算根据载荷和压痕面积计算硬度。洛氏硬度压痕器使用金刚石圆锥体或钢球。测量测量压痕深度。硬度值根据压痕深度直接读取硬度值。维氏硬度压痕器使用四棱锥金刚石压头。测量测量压痕对角线长度。计算根据载荷和压痕面积计算硬度。实验数据分析1数据收集整理所有测试数据。2数据处理计算各项性能指标。3误差分析计算实验误差。4结果讨论分析结果的合理性。影响因素分析材料成分合金元素对性能的影响。热处理状态不同热处理对强度和塑性的影响。加工工艺冷加工、热加工对性能的影响。环境因素温度、应变速率对测试结果的影响。拉伸过程中的变形现象1弹性变形应力消除后，变形完全恢复。2屈服开始出现永久变形。3均匀塑性变形整个试样均匀延长。4局部颈缩某一截面开始收缩。拉伸过程中的断裂模式韧性断裂明显的颈缩杯锥状断口脆性断裂几乎无塑性变形平整的断口材料的组织结构与性能关系晶粒大小细晶粒通常具有更高的强度和韧性。相组成不同相的比例影响材料的综合性能。位错密度高位错密度通常导致高强度但低塑性。工艺对材料性能的影响冷加工增加强度，降低塑性。热加工改善组织，提高塑性。表面处理改善表面性能，如耐腐蚀性。热处理对材料性能的影响退火降低硬度，增加塑性。淬火提高硬度和强度。回火调节强度和韧性的平衡。纯金属和合金的性能对比纯金属较低的强度较高的塑性较好的导电性合金较高的强度可调节的塑性特殊性能（如耐腐蚀）实验结果讨论1数据分析比较不同材料的性能指标。2误差来源分析可能的实验误差来源。3结果解释解释实验结果与理论的差异。4应用分析讨论材料在