文档介绍:低碳钢拉伸试验
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,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的直线变化。因此,如果将卸载后已有塑性变形的试样重新进行拉伸实验,其比例极限或弹性极限将得到提高,这一现象称为冷作硬化。
在硬化阶段应力应变曲线存在一最高点,该最高点对应的应力称为材料的强度极限(),强度极限所对应的载荷为试件所能承受的最大载荷。
(4)颈缩阶段(ef段)
试样拉伸达到强度极限之前,在标距范围内的变形是均匀的。当应力增大至强度极限之后,试样出现局部显著收缩,这一现象称为颈缩。颈缩出现后,使试件继续变形所需载荷减小,故应力应变曲线呈现下降趋势,直至最后在f点断裂。试样的断裂位置处于颈缩处,断口形状呈杯状,这说明引起试样破坏的原因不仅有拉应力还有切应力。
(二)铸铁的拉伸实验
铸铁的拉伸实验方法与低碳钢的拉伸实验相同,但是铸铁在拉伸时的力学性能明显不同于低碳钢,其应力应变曲线如图2-5所示。铸铁从开始受力直至断裂,变形始终很小,既不存在屈服阶段,也无颈缩现象。断口垂直于试样轴线,这说明引起试样破坏的原因是最大拉应力。
(三)低碳钢和铸铁的压缩实验
图2-5
低碳钢试件在压缩过程中,在加载开始段,从应力应变曲线图2-6可以看出,应力与应变成正比,即满足胡克定理。当载荷达到一定程度时,低碳钢试件发生明显的屈服现象。过了屈服阶段后,试件越压越扁,最终被压成腰鼓形,而不会发生断裂破坏。
铸铁试件在压缩过程中,没有明显的线性阶段,也没有明显的屈服阶段(如图七所示)。铸铁的压缩强度极限约为拉伸强度极限的3-4倍。铸铁试件断裂时,断口方向与试件轴线约成550。一般认为是切应力和摩擦力共同作用的结果。
图2-7
图2-6
5 实验步骤
(一)低碳钢的拉伸实验
1、依次打开计算机、变压器,并按下主机外罩上的“复位”按钮启动试验机。
2、双击桌面上的图标WinWdw-PCI ,进入软件操作系统。
3、点击“试验操作”,打开实验操作界面,做拉伸试验时,在软件操作系统的“控制面板”上选取“拉向”。
4、用游标卡尺测量试样的直径和标距,并记录。
在试件的标距范围内测量试件三个横截面处的截面直径,在每个截面上分别取两个相互垂直的方向各测量一次直径。取六次测量的平均值做为原始直径,并据此计算试件的横截面面积。测量标距时,要用游标卡尺测量三次,并取三次测量结果的平均值作为试件的原始长度
。
5、做实验
⑴ 装夹拉伸试样。通过试验机的“上升”、“下降”按钮把横梁调整到方便装试件的位置,再把上钳口松开,夹紧试样的上端;
⑵ 使横梁下降,当试样能够夹在下钳口时,停止;
⑶ 在实验操作界面上把负荷、峰值、变形、位移、时间清零,夹紧下钳口;
⑷ 在“控制面板”上选择“位移控制”,,消除预紧力,使负荷变为零;
⑸ 装夹引伸计,并检查引伸计是否已正确连接到计算机主机的端口上;;
⑹ 单击“新建试样”按钮,输入试件的有关信息,包括直径(或长、宽)、标距,然后点击“新建试样” 按钮,再点击“确认”。
⑺ 再次把负荷、峰值、变形、位移、时间等各项分别清零。
⑻ 单击“位移方式”,切换为“取引伸计”模式。在取引伸计模式下,点击“开始”按钮,开始实验。当试件即将进入屈服阶段时,屏幕会弹出对话框提示取下引伸计,此时要迅速取下引伸计。因为此后试件将进入屈服阶段,在载荷—变形图上将看到一个很长的波泿形曲线(表明试件处于流塑阶段),应力变化不大,但应变大大增加。如果不取下引伸计,引伸计将被拉坏。接着材料进入强化阶段,可将加载速度调至5mm/min,继续实验直至试样拉断。
在实验过程中,注意观察屈服(流动)、强化,卸载规律、颈缩、断裂等现象。
⑼ 试样拉断后,立即按“停止”按钮。然后点取“保存数据” 按钮,保存试验数据。取下试样,先将两段试件沿断口整齐地对拢,量取并记录拉断后两标距点之间的长度,及断口处最小的直径,并计算断后面积。
⑽ 数据处理。单击菜单栏中的“试验分析”,并在相应的对话中选择需要计算的项目