文档介绍：碳钢与铸铁的拉伸、压缩实验(实验一) 一、目的 1、测定碳钢在拉伸时的屈服极限 s?, 强度极限 b?, 延伸率?和断面收缩率?, 测定铸铁拉伸时的强度极限 b?。 2 、观察碳钢、铸铁在拉伸过程中的变形规律及破坏现象,并进行比较,使用绘图装置绘制拉伸图( P-ΔL 曲线)。 3 、测定压缩时低碳钢的屈服极限 s?。和铸铁的强度极限 b?。 4 、观察低碳钢和铸铁压缩时的变形和破坏现象,并进行比较。 5 、掌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、设备微机控制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互相比较,避免试件的尺寸和形状对试验结果的影响, 对试件的尺寸形状 GB6397-86 作了统一规定,如图 1 所示: 图1 用于测量拉伸变形的试件中段长度(标距 L 0 )与试件直径 d。必零满足 L 0/d 0= 10或5, 其延伸率分别记做和δ 10和δ 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,避免压弯,一般规定试件高度 h 直径 d 的比值在下列范围之内: 1≤d h ≤3 为了保证试件承受轴向压力, 加工时应使试件两个端面尽可能平行,并与试件轴线垂直,为了减少两端面与试验机承垫之间的摩擦力,试件两端面应进行磨削加工,使其光滑。四、实验原理图2 为试验机绘出的碳钢拉伸 P-△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,故绘出的图2 曲线图最初一段是曲线,流动阶段上限 B ‘受变形速度和试件形式影响,下屈服点 B则比较稳定,工程上均以 B 点对应的载荷作为材料屈服时的载荷 P S ,以试样的初始横截面积 A0 除 PS ,即得屈服极限: 0A Ps S??屈服阶段过后,进入强化阶段,试样又恢复了承载能力,载荷到达最大值 P b ,时,试样某一局部的截面明显缩小,出现“颈缩”现象,这时示力盘的从动针停留在 P b 不动,主动针则迅速倒退表明载荷迅速下降,试样即将被拉断。以试样的初始横截面面积 A。除P b 得强度极限为 0A P bb??延伸率δ及断面收缩率φ的测定, 试样的标距原长为 L 0 拉断后将两段试样紧密地对接在一起,量出拉断后的标距长为 L 1 延伸率应为% 100 0 01???l ll?断口附近塑性变形最大,所以 L 1 的量取与断口的部位有关,如断口发生于 L ο的两端或在L ο之外,则试验无效,应重做,若断口距 L。的一端的距离不在标距长度的中央 3 1 区域内,要采用断口移中的办法;以度量试件位断后的标距, 1 之间共有 10 格,断口靠近左段, 如图 3, 从临近断口的第一刻线 d起, 向右取 10/2=5格, 记作 a, 这就相当于把断口摆在标距中央,再看 a 点到 C 1 点有多少格,就由 a 点向左取相同的格数,记作 b, 令Lˊ表示 C至b 的长度, L ’表示 b至a 的长度,则 L′+2L ‘′的长度中包含的格数等于标距长度内的格数 10 ,即 L′+2L ‘′=L 1。图3 试样拉断后,设颈缩处的最小横截面面积为 A 1 ,由于断口不是规则的圆形,应在两个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 1, 然后按下式计算断面收缩率: 0 1 0100% ????? ??铸铁试件在变形极小时,就达到最大载荷 P b 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4 为低碳钢试件的压缩图, 在弹性阶段和屈服阶段, 它与拉伸时的形状基本上是一致的,而且 s?也基本相同,所以说,低碳钢材料在压缩时的 E和s?都与拉伸时大致相同,低碳钢的塑性好, 由于泊松效应, 试件越压越粗, 不会破坏, 横向膨胀在试件两端受到试件与承垫之间巨大摩擦力的约束, 试件被压成鼓形, 进一步压缩, 会压成圆饼状, 低碳钢试件压不坏,所以没有强度极限。图5 为铸铁试件压缩图, P-ΔL 比同材料的拉伸图要高 4-5 倍,当达到最大载荷 b?时铸铁试件会突然破裂, 断裂面法线与试件轴线大致成 0 45 ~0 55 的倾角。这表面, 铸铁压缩破坏主要是由剪应力引起的。五、实验步骤拉伸试验步骤: 1 、试件准备(1 )测量试样尺寸测定试样初始横截面面积 A ο时,在标距 L ο的两端及中部三个位置上, 沿两个互相垂直的方向, 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 ο。 2 、试验机准备使用电子万能试验机时(1 )检查试验机的夹具是否安装好,各种限位是否在实验状态下就位; (2 )启动试验机的动力电源及计算机的电源; (3 )调出试验机的操作