文档介绍：低碳钢和铸铁拉伸和压缩试验
低碳钢和铸铁拉伸压缩实验报告
摘要:材料的力学性能也称为机械性质,是指材料在外力作用下表现的变形、破坏等方面的特性。它是由试验来测定的。工程上常用的材料品种很多,下面我们以低碳钢和铸铁为主要代表,分析材料拉伸和压缩时的力学性能。
关键字:低碳钢铸铁拉伸压缩实验破坏机理

1.
低碳钢拉伸实验
拉伸实验试件低碳钢拉伸图
在拉伸实验中,随着载荷的逐渐增大,材料呈现出不同的力学性能: 1
低碳钢拉伸应力-应变曲线
(1)弹性阶段(Ob段)
在拉伸的初始阶段,ζ-ε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。线性段的最高点则称为材料的比例极限(ζp),线性段的直线斜率即为材料的弹性摸量E。
线性阶段后,ζ-ε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(ζe),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(ζs)。
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45°斜纹。这是由于试件的45°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)强化阶段(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d-d'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个最高点,该最高点对应的应力称为材料的强度极限(ζb),强度极限所对应的载荷为试件所能承受的最大载荷
Fb。
(4)局部变形阶段(ef段)
试样拉伸达到强度极限ζb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ζb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。
(5)伸长率和断面收缩率
试样拉断后,由于保留了塑性变形,标距由原来的L变为L1。用百分比表示的比值
δ=(L1-L)/L*100%
称为伸长率。试样的塑性变形越大,δ也越大。因此,伸长率是衡量材料塑性的指标。
原始横截面面积为A的试样,拉断后缩颈处的最小横截面面积变为A1,用百分比表示的比值
2
Ψ=(A-A1)/A*100%
称为断面收缩率