系列缺口試樣靜拉伸實驗及斷口形貌觀察

1、系列缺口試樣靜拉伸實驗及斷口形貌觀察材料實驗中心實際報告課程名稱:材料性能研究技術成果:實驗名稱:系列缺口試樣靜態(tài)拉伸 試驗和斷口形貌觀察審查員:實驗時間:2實驗地點:x 06報告完成時 間:。29姓:學號:20班:材料系同組實驗者:講師:1。實驗目的1。了解萬能材料試驗機的結構和工作原理，掌握其使用方法2。比較了不同尺寸缺口圓柱試樣的斷裂伸長率、斷面收縮率和宏觀 斷口形貌3。圓柱試樣的“缺口效應”分析2，實驗原理在材料力學實驗過程中，詳細介紹了等截面光滑試樣在靜態(tài)拉伸條件下的力學性能測量實驗，并對塑性 材料和脆性材料的斷裂形態(tài)、斷裂伸長率、斷面收縮率和應力-應變 曲線進行了分析和比較。同時，

2、根據應力-應變曲線，了解金屬材料 在拉伸條件下的力學性能指標屈服強度和拉伸強度。本實驗旨在研究 室溫靜態(tài)拉伸下不同缺口尺寸試樣的力學性能，即斷裂機理。使用的 材料是正火的45#鋼，在室溫下是塑性的。根據材料力學性質的理論知識很容易知道。對于橫截面均勻的光滑 試樣，如果有缺口，缺口橫截面上的應力狀態(tài)在靜張力的作用下會發(fā) 生變化，這就是我們所說的“缺口效應”“缺口效應”包括兩個方面。第 一，缺口將引起應力集中，并改變缺口前的應力狀態(tài)，從而將缺口圖 案或零件中的應力從原來的單向應力狀態(tài)改變?yōu)殡p向三向應力狀態(tài)。 由于應力狀態(tài)的變化和應力集中的出現(xiàn)，這使得有缺口的脆性材料的 抗拉強度低于光滑試樣。第二個

3、重要方面是塑料材料。此外，由于三 維應力和應力集中的存在，材料內部的塑性變形受到限制。有缺口的 塑性材料的屈服應力高于單向拉伸的屈服應力，稱為“缺口強化”換句 話說，凹口增加了塑性材料的強度并降低了塑性。根據以上兩個方面， 可以得出結論，缺口會使材料變脆。為了評估脆性傾向，有必要對缺 口試樣進行靜態(tài)拉伸試驗。缺口靜態(tài)拉伸試驗廣泛用于研究高強度鋼（中低溫調質）的力學性 能、鋼和鈦在材料實驗中心的氫脆以及高溫合金的缺口敏感性。缺口敏感性能指數 的缺口圖形抗拉強度？均勻截面光滑試樣的斷裂韌度和抗拉強度？ 比值B表示為缺口靈敏度和NSR。它與材料的塑性指標相同，也是 安全的力學性能指標。在實際生產中，

4、對NRS的要求只能根據使用 經驗或試驗來確定，不能定量計算。此外，當缺口試樣進行撓曲拉伸試驗時，試樣的應力狀態(tài)更“硬”， 缺口截面上的應力分布更不均勻，因為試樣同時受到拉伸和彎曲載荷 的共同作用，因此可以更好地顯示材料對缺口的敏感性。3,實驗設備和材料1，實驗設備:萬能材料試驗機、游標卡尺、計算機2,實驗材料:45#鋼正火材料（帶不同尺寸缺口的圓柱拉伸試樣）實驗內容1,樣品的制備首先將45#鋼進行正火處理，加工成截面均勻的光滑圓柱形 拉伸專用樣品，分為6組(整體尺寸相同)，編號為1#、2#、3#、4#、 5#、6 #；然后，在間隙在樣品長度方向的中間位置打開后，1#不打 開間隙(均勻且光滑的樣

5、品)，6#以90的角度打開間隙(垂直于表面)， 2 #-5 #以從小到大的0到90的角度打開間隙。注意，六個樣品的間 隙位置的最小直徑是相同的材料實驗中心2，拉伸試驗預處理:拉伸開始前，先測量試樣缺口的直徑，在徑向標出兩點(距 離約為100毫米)并測量它們之間的距離，輸入計算機，準備計算機 自動計算其斷面收縮率和斷裂伸長率拉伸試驗:根據萬能材料試驗機的操作方法，先夾住試樣，然后在 計算機上設定試驗次數、加載速率、加載重量、測量指標和試樣標準 等試驗參數。最后，啟動試驗機并開始拉伸，直到樣品斷裂，試驗機 自動停止。(3)后處理:拉伸完成后，取下試樣，將兩塊拉伸后的試樣 合在一起，用游標卡尺測量斷

6、裂面的直徑和實驗前標記的兩點之間的 距離，輸入計算機，自動計算出所需的力學性能指標(4)重復實驗步驟(1)(2)(3)以測試下一組樣品，直到所有六組樣品均已 測試完畢（5）斷口觀察:在放大鏡下觀察比較六組試樣的斷口形貌，分析其斷裂機理的差異5，試驗結果與分析1，試驗結果在所有六組試樣進行拉伸試驗后，從計算機中導出試驗過程中的性 能指標，整理后得到表1所示的試驗數據表1試驗數據試樣拉伸強度屈服強度屈服強度斷裂伸長率截面收縮數（兆帕）1234 56704.23 741.62 793.55 885.44 916.42 964.91（兆帕）423.36 480.07 504.39 533.55 653.08 0（兆帕）404.64 458.08 斷裂后的伸長率？，截面 收縮？和NSR（凹口靈敏度）作為凹口尺寸角的函數通過對以上四個 數字的分析，可以得出以下結論:隨著缺口角度的增加，正火45#鋼的抗拉 強度增加，斷面收縮率和斷裂伸長率急劇下降，而缺口敏感性NSR 值呈上升趨勢。根據實驗原理可以推斷，隨著缺口尺寸的增大，正火 45#鋼材料的缺口效應逐漸明顯，伴隨著三維應力狀態(tài)和應力集中現(xiàn) 象，缺口強化也逐漸顯現(xiàn)，材料的脆性逐漸增強，塑性逐漸降低。3. 間隙形態(tài)分析通過在放大鏡下觀察和比較六個樣品的斷裂形態(tài)，可以發(fā)現(xiàn)從樣品