鑄鐵低碳鋼的力學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告記錄

1、鑄鐵低碳鋼的力學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告記錄作者:日期:工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)組別：組實(shí)驗(yàn)者姓名：實(shí)驗(yàn)日期：實(shí)驗(yàn)一金屬的拉伸實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?.觀察材料拉伸時(shí)的負(fù)荷位移曲線,了解拉伸變形的幾個(gè)階段.2.測(cè)定低碳鋼材料的屈服強(qiáng)度,拉伸強(qiáng)度,延伸率和斷面吸收率3.測(cè)定鑄鐵材科抗拉強(qiáng)度,延伸率,斷面吸收率.4.比擬低碳鋼與鑄鐵拉伸時(shí)的力學(xué)性質(zhì).5.比擬了解電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)構(gòu)構(gòu)造及工作原理.、實(shí)驗(yàn)原理用拉伸力將試樣拉伸,一般拉至斷裂以便測(cè)定其力學(xué)性能.、實(shí)驗(yàn)設(shè)備機(jī)器型號(hào)：CSS-44100電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)量程：最大扭荷100KN測(cè)量直徑的量具：千分尺精度：0.01mm測(cè)量長(zhǎng)度的量具：游標(biāo)卡尺精度：0.02

2、mm四、實(shí)驗(yàn)步驟1.測(cè)量試樣尺寸,在試樣上做出標(biāo)距標(biāo)記2 .試驗(yàn)機(jī)準(zhǔn)備3 .安裝試樣4 .進(jìn)行試驗(yàn)5.儲(chǔ)存試驗(yàn)結(jié)果,并取下試樣6 .測(cè)量斷后試樣尺寸7.恢復(fù)原狀五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果實(shí)驗(yàn)材料實(shí)驗(yàn)前實(shí)驗(yàn)后截回尺寸di(mm)標(biāo)距1_1(mm)斷EW尺寸d2(mm)截回卸積A(mR)斷后長(zhǎng)度1-2(mm)測(cè)量部位沿兩止交反向測(cè)得的數(shù)值(mm)平均值(mm)最小平均值(mm)截回卸積A1(mm2)沿兩止交反向測(cè)得的數(shù)值(mm)平均值(mm)低碳鋼上110.0010.3010.3083.2849.4216.386.4232.3562.88210.60中19.9810.49211.0026.46下110

3、.8011.00211.20鑄鐵上110.009.959.9577.7249.0019.909.8876.6349.6429.90中110.009.9629.9229.86下19.889.8629.84實(shí) 驗(yàn)材料屈服強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度代率(%)斷面收縮率(%)載荷(N)強(qiáng)度(Mpa)載荷(N)強(qiáng)度(Mpa)低碳鋼25371.42304.6535657.14428.1627.2361.16鑄鐵無無12800.03164.691.311.40九、思考題用統(tǒng)一材料制作的長(zhǎng)、短比例制件各一根,拉伸試驗(yàn)所測(cè)得的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷面收縮率和延伸率都相同嗎？答：相同,由于延伸收縮率與試件的標(biāo)距長(zhǎng)度有關(guān),比例試

4、件的橫截面積和長(zhǎng)度存在一定比例關(guān)六、繪制低碳鋼拉伸時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線鑄鐵拉伸時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線鑄鐵低碳鋼實(shí)驗(yàn)二金屬的壓縮實(shí)驗(yàn)七、畫出低碳鋼和鑄鐵的斷口草圖,并說明其特征系.一、材料力學(xué)壓縮試驗(yàn)?zāi)康募耙?.測(cè)定壓縮時(shí)低碳鋼的屈服強(qiáng)度和鑄鐵的抗壓強(qiáng)度2 .觀察低碳鋼和鑄鐵試樣壓縮時(shí)的變形和破壞特征二、實(shí)驗(yàn)原理用壓縮力將試樣壓縮,一般延性材料壓至屈服,脆性材料壓至斷裂以測(cè)定壓縮時(shí)的力學(xué)性能三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1 .電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)2 .游標(biāo)卡尺3 .千分尺四、實(shí)驗(yàn)步驟1 .測(cè)量試樣尺寸2 .試驗(yàn)機(jī)準(zhǔn)備3 .安裝試樣4 .進(jìn)行試驗(yàn)5.結(jié)束工作,恢復(fù)原樣五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果1.實(shí)驗(yàn)前數(shù)據(jù)材料試樣中點(diǎn)處原始直徑

5、d0mm(1)(2)平均低碳鋼10.1210.2810.20鑄鐵10.5210.6810.602.實(shí)驗(yàn)記錄及材料力學(xué)性能計(jì)算材料屈服載荷Ps/kN屈服極限bS/MPa最大載荷Pb/kN抗壓強(qiáng)度b/MPa低碳鋼23714.29290.36鑄鐵78400.00888.863.試樣破壞斷面形狀圖及破壞原因分析材料低碳鋼鑄鐵六、思考題破壞原因分析低碳鋼為代表的塑性材料,由于硬度小,富有延展性,抗壓強(qiáng)度低,在壓縮過程中,當(dāng)應(yīng)力小于屈服應(yīng)力時(shí),其變形情況與拉伸時(shí)根本相同；但當(dāng)達(dá)到屈服應(yīng)力后,試件會(huì)產(chǎn)生橫向塑性變形,隨著壓力的繼續(xù)增加,試件的橫截面面積不斷變大,同時(shí)由于試樣兩端面與試驗(yàn)機(jī)支承墊板間存在摩擦力

6、,約束了這種橫向變形,故試樣出現(xiàn)顯著的鼓脹,呈鼓形.以鑄鐵材料為代表的脆性金屬材料,由于塑性變形很小,所以盡管有端面摩擦,鼓脹效應(yīng)卻并不明顯.當(dāng)應(yīng)力到達(dá)一定值后,試樣在與軸線大約成4555的方向上發(fā)生破裂.這種現(xiàn)象是由于脆性材料的抗剪強(qiáng)度低于抗壓強(qiáng)度,從而使試樣被剪斷.說明鑄鐵試樣軸線呈45度的斜面上產(chǎn)生的剪切力最大.低碳鋼壓縮受力曲線鑄鐵壓縮受力曲線1.由低碳鋼和鑄鐵的拉伸和壓縮試驗(yàn)結(jié)果,比擬延伸性材料和脆性材料的力學(xué)性能和破壞特征答：鑄鐵拉伸時(shí)沒有明顯的屈服和頸縮現(xiàn)象,拉伸變形很小,延伸率也很小,斷面為橫斷面,斷口呈顆粒狀；鑄鐵壓縮時(shí)發(fā)生明顯的塑性形變,斷口較光滑,斷口平面與軸線夾角大約4

7、5低碳鋼在拉伸時(shí)有明顯的彈性階段、屈服階段、強(qiáng)化階段和局部變形階段而鑄鐵沒有.鑄鐵承受壓縮的水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于承受拉伸的水平,屬于脆性材料,其抗壓水平比抗拉水平好,作為受壓構(gòu)件使用.而低碳鋼為塑性材料抗拉與抗壓性能接近,適用于受拉構(gòu)件.2.根據(jù)鑄鐵試樣的壓縮破壞的形式,分析其破壞原因,并與其拉伸破壞做比擬答：鑄鐵壓縮時(shí)發(fā)生明顯的塑性形變,斷口較光滑,斷口平面與軸線夾角大約450這是由于在斷口位置剪應(yīng)力已到達(dá)能反抗的最大值,抗剪先于抗壓到達(dá)極限,因而呈斜面剪切破壞.鑄鐵壓縮曲線與拉伸曲線相比,可得抗壓程度比抗拉程度高.一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .觀察比擬低碳鋼和鑄鐵材料在扭轉(zhuǎn)過程中的變形現(xiàn)象及破壞形式2 .測(cè)定

8、低碳鋼的抗扭屈服極限 ps和抗扭強(qiáng)度極限 pb3 .測(cè)定鑄鐵材料的抗扭強(qiáng)度極限Tb二、實(shí)驗(yàn)原理對(duì)實(shí)驗(yàn)試樣施加一定的扭矩,直到試樣破壞,由此測(cè)得此材料在扭轉(zhuǎn)時(shí)的力學(xué)性能指標(biāo)三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1 .NDS-I型電子式扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)2 .游標(biāo)卡尺四、實(shí)驗(yàn)步驟1 .測(cè)量試樣尺寸2 .試驗(yàn)機(jī)準(zhǔn)備1 1)輸入實(shí)驗(yàn)參數(shù)2 2)選擇試驗(yàn)機(jī)量程3 .安裝試樣4 .進(jìn)行試驗(yàn)5 .結(jié)束工作,恢復(fù)原狀五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果1.試樣原始尺寸實(shí)驗(yàn)材料直徑(mm)最小截卸卸枳(mm2)截面1截面2截面3(1)(2)平均(1)(2)平均(1)(2)平均低碳鋼r10.1210.28 r10.20110.18r10.1810.18110.

9、1410.1810.1681.03鑄鐵9.889.929.909.909.989.949.909.869.8876.622.根據(jù)曲線分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果實(shí)驗(yàn)材料屈服荷載(Nm)最大荷載(Nm)屈服極限(MPa/m)強(qiáng)度極限(MPa/m)低碳鋼44.5794.290.551.16鑄鐵無68.00無0.89破壞形勢(shì)圖低碳鋼鑄鐵低碳鋼扭轉(zhuǎn)所受扭矩曲線鑄鐵扭轉(zhuǎn)所受扭矩曲線六、思考題1.低碳鋼和鑄鐵材料的扭轉(zhuǎn)破壞有何不同？根據(jù)斷口形式分析其破壞原因.答：鑄鐵發(fā)生斷裂,低碳鋼發(fā)生扭轉(zhuǎn)邊形.碳原子使構(gòu)件穩(wěn)定.低碳鋼內(nèi)含少量碳,韌性較好,而鑄鐵內(nèi)含大量碳,較為脆硬.3.分析比擬塑性材料和脆性材料在拉伸壓縮及扭轉(zhuǎn)時(shí)的變形情況和破壞特點(diǎn),并歸納這兩種材料的機(jī)械性能.塑性材料脆性材料