低碳鋼拉伸實(shí)驗(yàn)報告

1、低碳鋼拉伸實(shí)驗(yàn)報告1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?） 觀察低碳鋼在拉伸時的各種現(xiàn)象,并測定低碳鋼在拉伸時的屈服極限,強(qiáng)度極限s,延伸率和斷面收縮率。（2） 觀察低碳鋼在軸向拉伸時的各種現(xiàn)象。（3） 觀察試樣受力和變形兩者間的相互關(guān)系,并注意觀察材料的彈性、屈服、強(qiáng)化、頸縮、斷裂等物理現(xiàn)象。（4） 學(xué)習(xí)、掌握電子萬能試驗(yàn)機(jī)的使用方法及其工作原理。2儀器設(shè)備和量具電子萬能試驗(yàn)機(jī)，單向引伸計(jì)，游標(biāo)卡尺。 3試件實(shí)驗(yàn)證明，試件尺寸和形狀對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響。為了便于比較各種材料的機(jī)械性能，國家標(biāo)準(zhǔn)中對試件的尺寸和形狀有統(tǒng)一規(guī)定。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，（GB6397-86），將金屬拉伸比例試件的尺寸列表如下：本

2、實(shí)驗(yàn)的拉伸試件采用國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的長比例試件(圖2-1),實(shí)驗(yàn)段直徑=10mm,標(biāo)距=100mm。4實(shí)驗(yàn)原理和方法在拉伸實(shí)驗(yàn)前，測定低碳鋼試件的直徑和標(biāo)距。實(shí)驗(yàn)時，首先將試件安裝在實(shí)驗(yàn)機(jī)的上、下夾頭內(nèi)，并在實(shí)驗(yàn)段的標(biāo)記處安裝引伸儀，以測量實(shí)驗(yàn)段的變形。然后開動實(shí)驗(yàn)機(jī)，緩慢加載，與實(shí)驗(yàn)機(jī)相聯(lián)的微機(jī)會自動繪制出載荷-變形曲線（曲線，見圖23）或應(yīng)力-應(yīng)變曲線（曲線，見圖24），隨著載荷的逐漸增大，材料呈現(xiàn)出不同的力學(xué)性能：(1)彈性階段（ob段）在拉伸的初始階段，曲線（oa段）為一直線，說明應(yīng)力與應(yīng)變成正比，即滿足胡克定理，此階段稱為線形階段。線性段的最高點(diǎn)稱為材料的比例極限（），線性段的直線斜率

3、即為材料的彈性摸量E。 線性階段后，曲線不為直線（ab段），應(yīng)力應(yīng)變不再成正比，但若在整個彈性階段卸載，應(yīng)力應(yīng)變曲線會沿原曲線返回，載荷卸到零時，變形也完全消失。卸載后變形能完全消失的應(yīng)力最大點(diǎn)稱為材料的彈性極限（），一般對于鋼等許多材料，其彈性極限與比例極限非常接近。（2） 屈服階段（bc段）超過彈性階段后，應(yīng)力幾乎不變，只是在某一微小范圍內(nèi)上下波動，而應(yīng)變卻急劇增長，這種現(xiàn)象成為屈服。使材料發(fā)生屈服的應(yīng)力稱為屈服應(yīng)力或屈服極限（）。當(dāng)材料屈服時，如果用砂紙將試件表面打磨，會發(fā)現(xiàn)試件表面呈現(xiàn)出與軸線成斜紋。這是由于試件的斜截面上作用有最大切應(yīng)力，這些斜紋是由于材料沿最大切應(yīng)力作用面

4、產(chǎn)生滑移所造成的，故稱為滑移線。（3） 硬化階段（ce段）經(jīng)過屈服階段后，應(yīng)力應(yīng)變曲線呈現(xiàn)曲線上升趨勢，這說明材料的抗變形能力又增強(qiáng)了，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)變硬化。若在此階段卸載，則卸載過程的應(yīng)力應(yīng)變曲線為一條斜線（如斜線），其斜率與比例階段的直線段斜率大致相等。當(dāng)載荷卸載到零時，變形并未完全消失，應(yīng)力減小至零時殘留的應(yīng)變稱為塑性應(yīng)變或殘余應(yīng)變，相應(yīng)地應(yīng)力減小至零時消失的應(yīng)變稱為彈性應(yīng)變。卸載完之后，立即再加載，則加載時的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系基本上沿卸載時的直線變化。因此，如果將卸載后已有塑性變形的試樣重新進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，其比例極限或彈性極限將得到提高，這一現(xiàn)象稱為冷作硬化。在硬化階段應(yīng)力應(yīng)變曲線存在一最高點(diǎn)

5、，該最高點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力稱為材料的強(qiáng)度極限（），強(qiáng)度極限所對應(yīng)的載荷為試件所能承受的最大載荷。（4） 頸縮階段（ef段）試樣拉伸達(dá)到強(qiáng)度極限之前，在標(biāo)距范圍內(nèi)的變形是均勻的。當(dāng)應(yīng)力增大至強(qiáng)度極限之后，試樣出現(xiàn)局部顯著收縮，這一現(xiàn)象稱為頸縮。頸縮出現(xiàn)后，使試件繼續(xù)變形所需載荷減小，故應(yīng)力應(yīng)變曲線呈現(xiàn)下降趨勢，直至最后在點(diǎn)斷裂。試樣的斷裂位置處于頸縮處，斷口形狀呈杯狀，這說明引起試樣破壞的原因不僅有拉應(yīng)力還有切應(yīng)力。5 實(shí)驗(yàn)步驟 1、準(zhǔn)備試件，測量試件的直徑，打上明顯的標(biāo)記，并量出試件的標(biāo)記距離，并取三次測量結(jié)果的平均值。在試件中間和兩端相互垂直的方向各量兩次直徑，取六次測量平均值

6、來計(jì)算截面面積。2、 依次打開計(jì)算機(jī)、試驗(yàn)機(jī)，并旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)外罩上的旋鈕啟動試驗(yàn)機(jī)。3、 雙擊桌面上的圖標(biāo)，進(jìn)入軟件操作系統(tǒng)。4、 點(diǎn)擊“編輯試驗(yàn)方案”，編輯好試驗(yàn)方案。 1）力控制，150N/min，終點(diǎn)為27000N； 2）力控制，150N/min，終點(diǎn)為8000N； 3）力控制，150N/min，終點(diǎn)為29000N； 4）力控制，150N/min，終點(diǎn)為8000N； 5）位移控制，5mm/min，終點(diǎn)為80mm；5、 裝夾拉伸試樣。通過試驗(yàn)機(jī)的“上升”、“下降”按鈕把橫梁調(diào)整到方便裝試件的位置，再把上鉗口松開，夾緊試樣的上端。6、 使橫梁下降，當(dāng)試樣能夠夾在下鉗口時，停止。7、 在實(shí)驗(yàn)操作

7、界面上把負(fù)荷、峰值、變形、位移清零，夾緊下鉗口，然后按下“保載”按鈕。8、 裝夾引伸計(jì)，并檢查引伸計(jì)是否已正確連接到計(jì)算機(jī)主機(jī)的端口上。9、 點(diǎn)擊“開始”按鈕，開始實(shí)驗(yàn)。當(dāng)試件即將進(jìn)入屈服階段時，屏幕會彈出對話框提示取下引伸計(jì)，此時要迅速取下引伸計(jì)。因?yàn)榇撕笤嚰⑦M(jìn)入屈服階段，在載荷變形圖上將看到一個很長的波泿形曲線（表明試件處于流塑階段），應(yīng)力變化不大，但應(yīng)變大大增加。如果不取下引伸計(jì)，引伸計(jì)將被拉壞。在實(shí)驗(yàn)過程中，注意觀察屈服（流動）、強(qiáng)化，卸載規(guī)律、頸縮、斷裂等現(xiàn)象。10、 試樣拉斷后，立即按“停止”按鈕。然后點(diǎn)取“保存數(shù)據(jù)” 按鈕，保存試驗(yàn)數(shù)據(jù)。取下試樣，先將兩段試件沿斷口整

8、齊地對攏，量取并記錄拉斷后兩標(biāo)距點(diǎn)之間的長度，及斷口處最小的直徑，并計(jì)算斷后面積。11、 數(shù)據(jù)處理。生成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線圖，使用“遍歷”功能記下相關(guān)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)圖片6試驗(yàn)結(jié)果處理記錄試件的屈服抗力和最大抗力。試件斷裂后，測量斷口處的最小直徑和標(biāo)記距離間的距離。依據(jù)測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算低碳鋼材料的強(qiáng)度指標(biāo)和塑性指標(biāo)。 彈性模量 強(qiáng)度指標(biāo)： 屈服極限 強(qiáng)度極限 塑性指標(biāo)： 延伸率 斷面收縮率 試件原始尺寸記錄材料直徑（mm）橫截面I橫截面II橫截面III平均平均平均低碳鋼9.909.909.909.929.929.929.869.869.86實(shí)驗(yàn)前材料標(biāo)距（mm）直徑（mm）橫截面積（）標(biāo)記距離（mm）

9、屈服抗力（）最大抗力（）低碳鋼509.8976.78105.6623.69334.243鑄鐵實(shí)驗(yàn)后材料變形（mm）直徑（mm）橫截面積（）標(biāo)記距離（mm）（）低碳鋼0.0665.7525.95135.4219.135鑄鐵求解結(jié)果彈性模量下屈服極限強(qiáng)度極限延伸率斷面收縮率上屈服極限低碳鋼187.70308.58445.9928.17%66.20%323.22鑄鐵7思考題1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)畫出低碳鋼的拉伸曲線。答：如上圖。2、 根據(jù)實(shí)驗(yàn)時發(fā)生的現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較低碳鋼和鑄鐵的機(jī)械性能有什么不同？答：低碳鋼是典型的塑性材料，拉伸時會發(fā)生屈服，會產(chǎn)生很大的塑性變形，斷裂前有明顯的頸縮現(xiàn)象，拉斷后斷口呈凸凹狀，而鑄鐵拉伸時沒有屈服現(xiàn)象，變形也不明顯，拉斷后斷口基本沿橫截面，較粗糙。3、 低碳鋼試樣在最大載荷e點(diǎn)不斷裂，在載荷下降至f點(diǎn)時反而斷裂，為什么？答：低碳鋼在載荷下降至f點(diǎn)時反而斷裂，是因?yàn)榇藭r實(shí)際受載截面已經(jīng)大大減小，實(shí)際應(yīng)力達(dá)到材料所能承受的極限，在最大載荷e點(diǎn)實(shí)際應(yīng)力比f點(diǎn)時小。 4、冷做硬化