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金属材料拉伸实验
拉伸实验是测定材料在常温静载下机械性能的最基本和重要的实验之一。这不仅样上某一部位开始产生局部伸长和颈缩，在颈缩发生部位，横截面面积急剧缩小，继续拉伸所需的力也迅速减小，拉伸曲线开始下降，直至试样断裂。此时通过测量试样断裂后的标距长度Lu和断LuL0
100%
口处最小直径du,计算断后最小截面积（Su）,由计算公式rSOSuc,
Z100%
So
即可得到试样的断后伸长率A和断面收缩率Z。
（典型的脆性材料）
脆性材料是指断后伸长率AV5%的材料，其从开始承受拉力直至试样被拉断，变形都很小。而且，大多数脆性材料在拉伸时的应力-应变曲线上都没有明显的直线段，几乎没有塑性变形，也不会出现屈服和颈缩等现象（如图2-2b所示），只有断裂时的应力值一一强度极限。
铸铁试样在承受拉力、变形极小时，就达到最大力Fm而突然发生断裂，其抗拉强度也远小丁低碳钢的抗拉强度。同样，由公式Rm=Fm/S（ffl可得到其抗拉强度Rm而由公ALuL0
式AL0
100%则可求得其断后伸长率A。

本小组在万能试验机上进行了低碳钢的拉伸实验，得到了如下图所示的拉力图
由图中我们可以看出实验结果与实验原理吻合的相当好，有明显的弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段。其次，在强化过程中，有一条向下的竖线，那时我们在卸去载荷后所得到的曲线，验证了材料的冷作硬化。
图2-5是低碳钢拉断后的断口形状我们可以活楚的看到断口的形状呈现杯锥状
若是单纯的用最大拉应力强度理论来分析，则断口的形状应该比较平整：若是用最大剪应力来分析，则形状该是呈现45?斜面。这两种原理都不符合实验的结果。通过课后查阅资料得知，材料的破坏是多种因素共同作用的结果，可能是剪断也可能是拉断，这主要取决丁破坏的方式和应力状态分布。一般认为，像我们实验用的材料和拉伸方式，最终试样的中心区域不是发生剪断而是脆性拉断，最外面的部分才沿具有最大剪应力的45?斜面上剪断，形成杯锥状的断口。重要的实验结果：弹性模量
屈服极限
强度极限
断面收缩
断后延伸
最大拉力
Rel
(N/mmA2
)
Rm(N/mmA2
)
E(N/mmA2
)
率Z
率A
Fm(kN)
256
430

21%
51%

在完成低碳钢的拉伸实验后我们乂进行了灰铸铁的拉伸实验，绘制的拉力图：
同样的，这条实验曲线与理论曲线吻合的很好，证明这次试验很成功。
灰铸铁的断口形状比较平■整，原因是灰铸铁是脆性材料，在应力不太大的情况下就被拉断。

1、我们将低碳钢和灰铸铁拉断后的试样放在一起比较如图2-7所示，可以很活楚的
灰铸
看到上述的结论一一低碳钢的断口是杯锥状而灰铸铁的比较平整。同时我们也会发现灰铸铁的断口在过度部分和工作部分相交处，因为那里有截面的变化，应力集中，对丁脆性材料来说，它对应力集中比较敏感。
低碳
2、低碳钢和灰铸铁在常温静载下力学性能的差异：低碳钢是典型的塑性材料，在断裂前变形较大，塑性指标较高，抵抗拉断的能力较好，其常用的强度指标是屈服极限，而且，一般来说，在拉伸和压缩时的屈服极限值相同。灰铸铁是脆性材料，在断裂前的变形较小，塑性指标较低，其强度指标是强度极限，而且其拉伸强度远低丁压缩强度。但是材料是塑性的还是脆性的，将随材料所处的温度，应变率和应力状态等条件的变化而不同。

(1) 测定低碳钢压缩时的屈服应力Rec。
(2) 测定灰铸铁压缩时的抗压强度Rbc。
(3) 观察、比较低碳钢与灰铸铁在压缩时的变形特点和破坏形式。

(1) 万能实验机
(2) 游标卡尺。

按照国家标准GB7314-2002〈〈金属压缩实验方法》，金属压缩试样的形状随着产
品的品种、规格以及实验目的的不同而分为圆柱试样、正方形柱体试样和样板
试样三种。

测定低碳钢在压缩过程中的强度性能指标低碳钢在压缩过程中，当应力小于屈服应力时，其变形情况与拉伸时基本相同。当达到屈服应力后，试样产生塑性变形，随着压力的继续增加，试样的横截面积面积不断变大直至被压扁。故只能测其屈服载荷Fec,进而计算出屈服应力Rea
1) 测定灰铸铁压缩时的强度性能指标
灰铸铁在压缩过程中，当试样的变形很小时即发生破坏，故只能测其破坏时的最大载荷Fbc,即可得到抗压强度Rbc