低碳鋼拉伸實驗指導(dǎo)書

1、.實驗一 低碳鋼拉伸實驗及彈性模量E的測定一、實驗?zāi)康?了解試驗設(shè)備WDW3100微控電子萬能試驗機的構(gòu)造和工作原理，掌握其操作規(guī)程及使用時的注意事項。2測定碳鋼的屈服極限、強度極限、延伸率、斷面收縮率。3測定彈性模量E。4觀察拉伸過程中的各種現(xiàn)象，自動生成并打印拉伸圖（P一曲線）。5分析材料的力學(xué)性質(zhì)。二、實驗設(shè)備和量具圖1-1 WDW3100微控電子萬能試驗機1設(shè)備：WDW3100微控電子萬能試驗機（圖1-1）。2計算機（安裝實驗機控制系統(tǒng)軟件-如圖1-2），打印機一臺。圖1-2 實驗機控制系統(tǒng)軟件操作界面3電子應(yīng)變引伸計。4量具：游標卡尺。萬能D3W電子W微機控制系列100最大實驗力10

2、0KNl WDW3100微控電子萬能試驗機主要技術(shù)參數(shù)：最大試驗力：100KN；移動橫梁行程：1200mm；試驗力精確度：0.5%；試驗速度：0.05500mm/min；橫梁位移顯示分辨率：0.01mm；試驗區(qū)寬度：570 mm。l 工作原理：圖1-3 圓形截面試件WDW3100微控電子萬能試驗機主要由上橫梁、移動橫梁、臺面及兩側(cè)立柱組成框架結(jié)構(gòu)，滾珠絲杠固定在臺面和上橫梁之間，兩滾珠絲杠配合螺母及導(dǎo)套固定在移動橫梁上。電機通過三級同步帶輪減速后帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，推動移動橫梁在設(shè)定速度下作直線運動以實現(xiàn)各種試驗功能。三、實驗試件 低碳鋼試件如圖l3。夾持部分用來裝入試驗機夾具中以便夾緊試件，過渡部

3、分用來保證標距部分能均勻受力，這兩部分的形狀和尺寸，決定于試件的截面形狀和尺寸以及機器夾具類型。標距0是待試部分，也是試件的主體，其長度通常簡稱為標距，也稱為計算長度。試件的尺寸和形狀對材料的塑性性質(zhì)影響很大。為了能正確地比較各種材料的力學(xué)性質(zhì)，國家對試件尺寸作了標準化規(guī)定。拉伸試件分比例試件和非比例試件兩種。比例試件系按公式計算而得。式中為標距，為標距部分原始截面積，系數(shù)通常為5.65和11.3（前者稱為短試件，后者稱為長試件）。據(jù)此，短、長圓形試件的標距長度分別等于5、10。非比例試件的標距與其原橫截面間無上述一定的關(guān)系。根據(jù)國家標準（GB22887）將比例試件尺寸列表如下：試件標距長度（

4、mm）橫截面積A0（mm）圓形試樣直徑表示延伸率的符號比例長10d0任意任意短5d0表中:d0表示試件標距部分原始直徑；、分別表示標距長度L0為d0的10倍或5倍的試件延伸率。常用試件的形狀尺寸、表面粗糙度等可查國家標準GB22887中的附錄一、二。四、實驗方法及實驗原理1、測定試件的截面尺寸圓試件測定其直徑的方法是：在試件標距長度的兩端和中間三處予以測量，每處在兩個相互垂直的方向上各測一次，取其算術(shù)平均值，然后取這三個平均數(shù)的最小值作為。2、試件標距長度的確定除了要根據(jù)圓試樣的直徑來確定外，還應(yīng)將其化到5mm或10mm的倍數(shù)。等于或大于2.5mm但小于7.5mm者化整為5mm；等于或大于7.

5、5mm者進為10mm，依此類推。在標距兩端各打一小標點，使其連線平行于試樣的軸線。將兩標點間的距離等分10格或20格，并刻出分格線，以便觀察變形分布情況，測定其伸長率。3、試驗加載范圍根據(jù)低碳鋼的強度極限，估計加在試件上的最大載荷，確定試驗機最大試驗力是否足夠。由于試驗機測力部分本身精確度的限制，WDW3100微控電子萬能試驗機的測力范圍為：最大試驗力100KN的0.4%-100%，即0.4KN100KN。實驗時應(yīng)保證全部待測載荷均在此范圍之內(nèi)。4、試驗過程分析（a） (b)圖1-4 不同鋼材的屈服圖正式實驗開始，用慢速加載，使試件的變形勻速增長。國家標準規(guī)定的拉伸速度是：屈服前，應(yīng)力增加速度

6、為10MPas，屈服后，試驗機活動夾頭在負荷下的移動速度不大于0.5min。對于低碳鋼來說，屈服時的曲線如圖14(a)所示，其中PS上叫做上屈服載荷，與鋸齒狀曲線段最低點相應(yīng)的最小載荷PS下叫下屈服載荷。由于上屈服載荷隨試件過渡部分的不同而有很大差異，而下屈服載荷則基本一致，因此一般規(guī)定用下屈服載荷來計算屈服極限。有些材料，屈服時的曲線基本上是一個平臺的曲線而不是呈現(xiàn)出鋸齒形狀，如圖14(b)所示。屈服階段終了以后，要使試件繼續(xù)變形，就必須加大載荷。這時載荷變形曲線將開始上升，材料進入強化階段，試件的橫向尺寸有明顯的縮小。如果在強化階段的某一點處進行卸載，則可以得到一條卸載曲線，實驗表明，它與

7、曲線的起始直線部分基本平行。卸載后若重新加載，加載曲線則沿原卸載曲線上升直到該點，此后曲線基本上與未經(jīng)卸載的曲線重合，這就是冷作硬化效應(yīng)。圖1-5 低碳鋼拉伸圖隨著實驗的繼續(xù)進行，當載荷達到某一值Pb，載荷不再增加的情況下，L繼續(xù)增加，試件開始出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象，繼續(xù)拉伸直至試件最后在頸縮處斷裂。根據(jù)測得的Pb可以按 計算出強度極限。其拉伸過程如圖1-5所示。5、試件斷后標距部分長度的測量將試件拉斷后的兩段在拉斷處緊密對接起來，盡量使其軸線位于一條直線上。拉斷處由于各種原因形成縫隙，則此縫隙應(yīng)計入試樣拉斷后的標距部分長度內(nèi)。如拉斷處到鄰近標距端點的距離大于3，可直接測量兩端點間的長度。測量了 ，按下

8、式計算伸長率，即 。圓形試樣在縮頸最小處兩個相互垂直方向上測量其直徑，用二者的算術(shù)平均值作為斷口直徑，來計算其。斷面收縮率按下式計算：最后，在進行數(shù)據(jù)處理時，按有效數(shù)字的選取和運算法則確定所需的位數(shù)，所需位數(shù)后的數(shù)字，按四舍六入五單雙法處理。6、低碳鋼彈性模量E的測定若要測定試件的彈性模量E，則在試驗前應(yīng)在試件上安裝電子應(yīng)變引伸計。材料彈性模量的測定，是在比例極限以內(nèi)的拉伸試驗中進行的。低碳鋼在比例極限內(nèi)服從胡克定律，即：式中，P軸向拉力（N） L0試件標距長度（m） A0為試件原始截面面積（m2） E材料彈性模量（Pa）五、實驗操作步驟1、打開總電源；2、打開機架背后的空氣開關(guān)；3、打開機架

9、前面的鑰匙開關(guān)；4、打開電腦及打印機；5、點擊桌面“材料試驗機”圖標，進入實驗軟件界面；6、單擊菜單欄“聯(lián)機”，使軟件進入控制試驗機狀態(tài)；7、單擊菜單欄“試樣錄入”，測量試驗樣件參數(shù)，輸入試樣編號、試樣參數(shù)等信息，保存并關(guān)閉退出；8、單擊菜單欄“參數(shù)設(shè)置”，確定主要實驗參數(shù)，關(guān)閉退出；9、各項顯示參數(shù)“清零”；10、將試件安裝在試驗機上，注意試件兩端與卡槽底面均留有間隙，然后緊固試件。再將電子應(yīng)變引伸計的插銷插入銷孔后安裝于試件上，確保安裝牢固，然后拔出插銷。橫梁上升期間注意安全，防止試件運動過快沖擊上夾頭，遇危險則立即按手輪或操作面板上的“STOP”按鈕；圖1-6 拉伸試驗結(jié)果分析11、單擊菜單欄“試驗開始”，進入拉伸試驗過程；12、密切觀察試驗過程，依提示進行各項操作，隨時用手輪或操作面板調(diào)節(jié)進給速度；13、直至試件拉斷，取下兩段試件將其對接，測量斷面直徑和伸長后的標距；14、回到電腦前，順序點擊菜單欄“結(jié)束實驗