實(shí)驗(yàn)二低碳鋼和鑄鐵的壓縮實(shí)驗(yàn)

1、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 比較低碳鋼和鑄鐵壓縮變形和破壞現(xiàn)象。(2) 測(cè)定低碳鋼的屈服極限C s和鑄鐵的強(qiáng)度極限c bo(3) 比較鑄鐵在拉伸和壓縮兩種受力形式下的機(jī)械性能、分析其破壞原因。二、驗(yàn)儀器和設(shè)備(1) 萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)。(2) 游標(biāo)卡尺。三、試件介紹根據(jù)國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，低碳鋼和鑄鐵等金屬材料的壓縮試件一般制成圓柱形試件。低碳鋼壓縮試件的高度和直徑的比例為 3: 2,鑄鐵壓縮試件的高度和直徑的比例為 2: 1。試件 均為圓柱體。四、實(shí)驗(yàn)原理及方法壓縮實(shí)驗(yàn)是研究材料性能常用的實(shí)驗(yàn)方法。對(duì)鑄鐵、鑄造合金、建筑材料等脆性材料 尤為合適。通過壓縮實(shí)驗(yàn)觀察材料的變形過程、破壞形式，并與拉伸實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較，

2、可以 分析不同應(yīng)力狀態(tài)對(duì)材料強(qiáng)度、塑性的影響，從而對(duì)材料的機(jī)械性能有比較全面的認(rèn)識(shí)。壓縮試驗(yàn)在壓力試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。當(dāng)試件受壓時(shí)，其上下兩端面與試驗(yàn)機(jī)支撐之間產(chǎn)生 很大的摩擦力，使試件兩端的橫向變形受到阻礙，故壓縮后試件呈鼓形。摩擦力的存在會(huì)影響試件的抗壓能力甚至破壞形式。為了盡量減少摩擦力的影響，實(shí)驗(yàn)時(shí)試件兩端必須保 證平行，并與軸線垂直，使試件受軸向壓力。另外。端面加工應(yīng)有較高的光潔度。低碳鋼壓縮時(shí)也會(huì)發(fā)生屈服，但并不象拉伸那樣有明顯的屈服階段。因此，在測(cè)定Ps時(shí)要特別注意觀察。在緩慢均勻加載下，測(cè)力指針等速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)材料發(fā)生屈服時(shí)，測(cè)力指 針轉(zhuǎn)動(dòng)將減慢，甚至倒退。這時(shí)對(duì)應(yīng)的載荷即為屈服載荷Ps

3、。屈服之后加載到試件產(chǎn)生明顯變形即停止加載。這是因?yàn)榈吞间撌軌簳r(shí)變形較大而不破裂，因此愈壓愈扁。橫截面增 大時(shí)，其實(shí)際應(yīng)力不隨外載荷增加而增加， 故不可能得到最大載荷Pb,因此也得不到強(qiáng)度極 限b，所以在實(shí)驗(yàn)中是以變形來控制加載的。鑄鐵試件壓縮時(shí)，在達(dá)到最大載荷 Pb前出現(xiàn)較明顯的變形然后破裂，此時(shí)試驗(yàn)機(jī)測(cè)力 指針迅速倒退，從動(dòng)針讀取最大載荷 Pb值，鑄鐵試件最后略呈故形，斷裂面與試件軸線大 約呈45。圖22低碳鋼壓縮圖鑄鐵壓縮圖五、實(shí)驗(yàn)步驟（1）試驗(yàn)機(jī)準(zhǔn)備。根據(jù)估算的最大載荷，選擇合適的示力度盤（量程）按相應(yīng)的操作規(guī)程 進(jìn)行操作。（2）測(cè)量試件的直徑和高度。測(cè)量試件兩端及中部三處的截面直徑，

4、取三處中最小一處的 平均直徑計(jì)算橫截面面積。（3）將試件放在試驗(yàn)機(jī)活動(dòng)臺(tái)球形支撐板中心處。（4） 開動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，使活動(dòng)臺(tái)上升，對(duì)試件進(jìn)行緩慢均勻加載，加載速度為0.5mm/mi n。對(duì) 于低碳鋼，要及時(shí)記錄其屈服載荷，超過屈服載荷后，繼續(xù)加載，將試件壓成鼓形即可停止加載。鑄鐵試件加壓至試件破壞為止，記錄最大載荷。(5) 取出試件，將試驗(yàn)機(jī)恢復(fù)原狀。觀察試件。試驗(yàn)后材料破壞情況觀察低碳鋼鑄鐵兩種材料的破壞變形情況，分析原因：低碳鋼：試樣逐漸被壓扁，形成圓鼓狀。這種材料延展性很好，不會(huì)被壓斷，壓縮時(shí)產(chǎn)生很大的變形，上下兩端面受摩擦力的牽制變形小，而中間受其影響逐漸減弱。鑄鐵：壓縮時(shí)變形很小，承受很大

5、的力之后在大約 45度方向產(chǎn)生剪切斷裂，說明鑄鐵材料 受壓時(shí)其抗剪能力小于抗壓能力。圖23低碳鋼、鑄鐵壓縮后變形圖六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理(1)計(jì)算低碳鋼的屈服極限(2.1)PsA(2)計(jì)算鑄鐵的強(qiáng)度極限 bAo(2.2)1 2其中Ao 1 do ， do為試件實(shí)驗(yàn)前最小直徑。4七、思考題(1)為何低碳鋼壓縮測(cè)不出破壞載荷，而鑄鐵壓縮測(cè)不出屈服載荷?(2) 根據(jù)鑄鐵試件的壓縮破壞形式分析其破壞原因，并與拉伸作比較？(3) 通過拉伸與壓縮實(shí)驗(yàn)，比較低碳鋼的屈服極限在拉伸和壓縮時(shí)的差別?(4) 通過拉伸與壓縮實(shí)驗(yàn)，比較鑄鐵的強(qiáng)度極限在拉伸和壓縮時(shí)的差別？八、實(shí)驗(yàn)記錄參考表格表2 1試件原始尺寸材料高度(mm)直徑(mm)取小橫截面面積A(mm )橫截面1橫截面2橫截面3(1)(2