文档介绍：金属材料拉伸实验
一、实验目的
1(测定低碳钢(如Q钢这种典型塑性材料)的下列力学性能指标:下屈服强度235
R(或称屈服极限、屈服点σ)、抗拉强度R(或强度极限σ)、断后伸长率A和断面ecsmb
收缩率z。
2(测定铸铁(典试验机各部分存在间隙等原因造成的。分析时可将其忽略直接把图中的直线段延长与横坐标相交于O点，作为其坐标原点。拉伸图形象地描绘出钢材的受力变形特征以及各阶段受力与变形之间的关系，但同一种钢材的拉伸曲线会因试样尺寸不同而异。为了使同一种钢材不同尺寸试样的拉伸过程及其特性点便于比较，以消除试样几何尺寸的影响，可将拉伸曲线图的纵坐标(拉力F)除以试样的原始横截面
面积S，并将横坐标(伸长ΔL)除以试样的原始标距L，这样得到的曲线便与试样尺00
寸无关，此曲线称为应力—应变曲线如图1-3所示。从曲线上可以看出，它与拉伸图曲线相似，更清晰表征了钢材的力学性能。拉伸实验过程分为四个阶段如图1-2和图1-3所示。
图1-2 低碳钢试样拉伸图 图1-3 低碳钢应力延伸率图 F—比例伸长力;F—弹性伸长力;F—上屈服力; R—比例极限R—弹性极限;R—上屈服强度; preHpeeH
F—下屈服力;F—最大力;F—断裂力; R—下屈服强度;R—抗拉强度;R—断裂应力; eLmkeLmk
?L—断裂后塑性伸长;?L—弹性伸长 A—断裂后伸长;A—弹性延伸率 kce
(1)弹性阶段OA:在此阶段中的OP段，其拉力F和伸长ΔL成正比关系，表明钢材的应力R与延伸率(或称应变)为线性关系，完全遵循虎克定律，则OP段称为线弹性阶段。故点P对应的应力R称为材料的比例极限，如图1-3所示。在此弹性阶段F
内可以测定材料的弹性模量E，它是材料的弹性性质优劣的重要特征之一。实验时如果当应力继续增加达到A点所对应的应力R时，则应力与应变之间的关系不再是线性关e
系，但变形仍然是弹性的，即卸除拉力后变形完全消失，这呈现出非线性弹性性质。故A点对应的应力R称为材料的弹性极限，把PA段称为非线性弹性阶段。工程上对材料e
的弹性极限(非线性阶段)和比例极限(线弹性阶段)并不严格区分，而是把拉力卸掉后，%所对应的应力值界定为规定非比例伸长应力(或称条件弹性极限)R，
标，在工程上很有实用价值。
(2)屈服阶段AS′:当应力超过弹性极限继续增加达到锯齿状曲线SS′时，示力度盘上的指针暂停转动或开始稍微回转并往复运动，这时在试样表面上可看到表征金属晶体滑移的迹线，大约与试样轴线成45?方向的螺旋线。这种现象表征试样在承受的拉力不继续增加或稍微减小的情况下却继续伸长达到塑性变形发生，这种现象称为试样材料的屈服，其相对应的应力称为屈服应力(或屈服强度)。示力度盘的指针首次回转前的
最高应力R称为上屈服强度，在屈服阶段不计初始瞬时效应时的最低应力R称为下eHeL屈服强度。由于上屈服强度受试验速率、试样变形速率和试样形式等因素的影响不够稳定，而下屈服强度则比较稳定，故工程中一般要求准确测定下屈服强度R作为材料的eL屈服极限σ。其计算公式为R(σ) = F/S。如果材料没有明显的屈服现象时，工程上seLseL0
%时的应力R作为规定残余延伸强度，
极限σ。屈服强度(或屈服极限)是衡量材料强度性能优劣的一个重要指标。
要求准确测定其屈服强度。
(3)强化阶段S′B:当过了屈服阶段后，试样材料因发生明显塑性变形，其内部晶体组织结构重新得到了排列调整，其抵抗变形的能力有所增强，随着拉力的增加，伸长变形也随之增加，故拉伸曲线继续上凸升高形成S′B曲线段，称为试样材料的强化阶段。在该阶段中试样随着塑性变形量累积增大，促使材料的力学性能也发生变化，即材料的塑性变形性能劣化，材料抵抗变形能力提高，这种特征称为形变强化或冷作硬化。当拉力增加达到拉伸曲线顶点B时，示力度盘上的主动针开始返回，而被动针所指的最大拉力为F，依它求得材料抗拉强度R = F/S，它也是衡量材料强度性能优劣的又一重要mmm0
指标。本实验也要准确测定其抗拉强度。
(4)颈缩和断裂阶段BK:对于低碳钢类塑性材料来说，在承受拉力达F以前，m试样发生的变形在各处基本上是均匀的。但在达到F以后，则变形主要集中于试样的m
某一局部区域，在该区域处横截面面积急剧缩小，这种特征就是所谓颈缩现象。试验中试样一旦出现“颈缩”，此时拉力随即下降，示力度盘上的主动针继续回转，直至试样被拉断，则拉伸曲线由顶点B急剧下降至断裂点K，故称曲线BK阶段为颈缩和断裂阶段。试样拉断后，弹性变形消失，而塑性
变形则保留在拉断的