文档介绍：低碳钢和灰口铸铁的拉伸、压缩实验
1 实验目的
⑴.观察低碳钢在拉伸时的各种现象,并测定低碳钢在拉伸时的屈服极限,强度极限,延伸率和断面收缩率。
⑵.观察铸铁在轴向拉伸时的各种现象。
⑶.观察低碳钢和铸铁在轴向压缩过程中的各种现象。
⑷.观察试样受力和变形两者间的相互关系,并注意观察材料的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象。测定该试样所代表材料的FS、Fb和等值。
⑸.对典型的塑性材料和脆性材料进行受力变形现象比较,对其强度指标和塑性指标进行比较。
⑹.学****掌握电子万能试验机的使用方法及其工作原理。
2 仪器设备和量具
50KN电子万能试验机,单向引伸计,钢板尺,游标卡尺。
3 试件
实验证明,试件尺寸和形状对实验结果有影响。为了便于比较各种材料的机械性能,国家标准中对试件的尺寸和形状有统一规定。根据国家标准,(GB6397-86),将金属拉伸比例试件的尺寸列表如下:
试件
标距长度L0
横截面积A0
圆试件直径d0
表示延伸率的符号
比例/长短
或
任意
任意
或
任意
任意
本实验的拉伸试件采用国家标准中规定的长比例试件(图2-1),实验段直径,标距。本实验的压缩试件采用国家标准(GB7314-87)中规定的圆柱形试件,(图2-2)。
图2-1 拉伸试件
图2-2 压缩试件
4 实验原理和方法
(一)低碳钢的拉伸实验
在拉伸实验前,测定低碳钢试件的直径和标距。实验时,首先将试件安装在实验机的上、下夹头内,并在实验段的标记处安装引伸仪,以测量实验段的变形。然后开动实验机,缓慢加载,与实验机相联的微机会自动绘制出载荷-变形曲线(曲线,见图2-3)或应力-应变曲线(曲线,见图2-4),随着载荷的逐渐增大,材料呈现出不同的力学性能:
Δl
F
图2-4
图2-3
(1)弹性阶段(Ob段)
在拉伸的初始阶段,曲线(Oa段)为一直线,说明应力与应变成正比,即满足胡克定理,此阶段称为线形阶段。线性段的最高点称为材料的比例极限(),线性段的直线斜率即为材料的弹性摸量E。
线性阶段后,曲线不为直线(ab段),应力应变不再成正比,但若在整个弹性阶段卸载,应力应变曲线会沿原曲线返回,载荷卸到零时,变形也完全消失。卸载后变形能完全消失的应力最大点称为材料的弹性极限(),一般对于钢等许多材料,其弹性极限与比例极限非常接近。
(2)屈服阶段(bc段)
超过弹性阶段后,应力几乎不变,只是在某一微小范围内上下波动,而应变却急剧增长,这种现象成为屈服。使材料发生屈服的应力称为屈服应力或屈服极限()。
当材料屈服时,如果用砂纸将试件表面打磨,会发现试件表面呈现出与轴线成斜纹。这是由于试件的斜截面上作用有最大切应力,这些斜纹是由于材料沿最大切应力作用面产生滑移所造成的,故称为滑移线。
(3)硬化阶段(ce段)
经过屈服阶段后,应力应变曲线呈现曲线上升趋势,这说明材料的抗变形能力又增强了,这种现象称为应变硬化。
若在此阶段卸载,则卸载过程的应力应变曲线为一条斜线(如斜线),其斜率与比例阶段的直线段斜率大致相等。当载荷卸载到零时,变形并未完全消失,应力减小至零时残留的应变称为塑性应变或残余应变,相应地应力减小至零时消失的应变称为弹性应变。卸载完之后,立即再加载,则加载时的应力应变关系基本上沿卸载时