金屬材料室溫壓縮試驗報告

1、金屬材料室溫壓縮試驗報告【實驗?zāi)康摹繙y定低碳鋼壓縮時的下屈服強度Rl （或屈服極限CTS）;測定鑄鐵壓縮時的抗壓強度R.（或抗壓強度極限CTb）；對低碳鋼與鑄鐵的力學(xué)性能進(jìn)行比較，觀察斷II現(xiàn)象，分析引起破壞的原因?！緦嶒炘O(shè)備和器材】微機控制電液伺服壓力實驗機YAW4206T型 最大負(fù)荷:2000kN游標(biāo)卡尺【實驗試樣準(zhǔn)備】對于低碳鋼和鑄鐵類金屬材料，按照GB 7314-1987 金屈壓縮試驗方法的規(guī)定， 金屬材料的壓縮試樣多采用圓柱體如圖1-9所示。試樣的長度L 一般為直徑d的2. 55倍，其直徑d = 10mm20mm。也可采用正方形柱體試樣如圖1T0所示。要求試樣 端面應(yīng)盡量光滑，以減小

2、摩阻力對橫向變形的影響。圖1-9圓柱體試樣圖1-10正方形柱體試樣【實驗原理概述】I低碳鋼：以低碳鋼為代表的塑性材料，軸向壓縮時會產(chǎn)生很大的橫向變形，但由 于試樣兩端面與試驗機支承墊板間存在摩擦力，約束了這種橫向變形，故試樣出現(xiàn)顯著 的鼓脹效應(yīng)如圖1-11所示。為了減小鼓脹效應(yīng)的影響，通常的做法是除了將試樣端面 制作得光滑以外，還可在端面涂上潤滑劑以利最大限度地減小摩擦力。低碳鋼試樣的壓 縮曲線如圖1-12所示，由于試樣越壓越扁，則橫截面面積不斷增大，試樣抗壓能力也 隨之提高，故曲線是持續(xù)上升為很陡的曲線。從壓縮曲線上可看出，塑性材料受壓時在 彈性階段的比例極限、彈性模量和屈服階段的屈服點（下

3、屈服強度）同拉伸時是相同的。 但壓縮試驗過程中到達(dá)屈服階段時不像拉伸試驗時那樣明顯，因此要認(rèn)真仔細(xì)觀察才能 確定屈服荷載如，從而得到壓縮時的屈服點強度（或下屈服強度）二如/S。由于低 碳鋼類塑性材料不會發(fā)生壓縮破裂，因此，一般不測定其抗壓強度（或強度極限）K，II鑄鐵：對鑄鐵類脆性金屬材料，壓縮實驗時利用試驗機的自動繪圖裝置，可繪出 鑄鐵試樣壓縮曲線如圖1-13所示，由于軸向壓縮塑性變形較小，呈現(xiàn)出上凸的光滑曲 線，壓縮圖上無明顯直線段、無屈服現(xiàn)象，壓縮曲線較快達(dá)到最大壓力已，試樣就突然 發(fā)生破裂。將壓縮曲線上最高點所對應(yīng)的壓力值Fm除以原試樣橫截面面積So,即得鑄 鐵抗壓強度K二已/S。在壓

4、縮實驗過程中，當(dāng)壓應(yīng)力達(dá)到一定值時，試樣在與軸線大 約4555的方向上發(fā)生破裂如圖1-14所示，這是由于鑄鐵類脆性材料的抗剪強度 遠(yuǎn)低于抗壓強度，從而使試樣被剪斷所致。圖1-13鑄鐵壓縮曲線圖1T4鑄鐵壓縮破壞示意圖用游標(biāo)卡尺在試樣兩端及中間三處兩個相互垂直方向上測量直徑，并取其算術(shù) 平均值，選用三處中的最小直徑來計算原始橫截面面積S。根據(jù)低碳鋼屈服荷載和鑄鐵最大實際壓力的估計值（它應(yīng)是滿量程的40%80%）, 選擇試驗機及其示力度盤，并調(diào)整其指針對零。對試驗機的基本要求，經(jīng)國家計量部門 定期檢驗后應(yīng)達(dá)到1級或優(yōu)于1級準(zhǔn)確度，實驗時所使用力的范圍應(yīng)在檢驗范圍內(nèi)。調(diào)整好試驗機上的自動繪圖裝置。將

5、試樣端面涂上潤滑劑后，再將其準(zhǔn)確地置于試驗機活動平臺的支承墊板中心 處。對上下承壓墊板的平整度，要求100mm應(yīng)小于0. Olmma調(diào)整好試驗機夾頭間距，當(dāng)試樣端面接近上承壓墊板時，開始緩慢、均勻加載。 在加載實驗過程中，其實驗速度總的要求應(yīng)是緩慢、均勻、連續(xù)地進(jìn)行加載，具體規(guī)定 速度為0. 50. 8MPa/S對于低碳鋼試樣，若將試樣壓成鼓形即可停止實驗。對于鑄鐵試樣，加載到試 樣破裂時（可聽見響聲）立即停止實驗，以免試樣進(jìn)一步被壓碎。做鑄鐵試樣壓縮時，注意在試樣周圍安放防護(hù)網(wǎng)，以防試樣破裂時碎磕飛出傷 人。注意事項：（1）、任何時候都不能帶電插拔電源線和信號線；（2）、試驗開始前， 一定要

6、調(diào)整好限位擋圈；（3）、試驗過程中，不能遠(yuǎn)離試驗機；（4）、試驗過程中，除停 止鍵和急停開關(guān)外，不要按控制盒上的其他按鍵；（5）、試驗結(jié)束后，一定要關(guān)閉所有 電源；（6）、計算及要嚴(yán)格按照系統(tǒng)要求一步一步退出，正常關(guān)機。（7）、不要使用來歷 不明或與本機無關(guān)的存儲介質(zhì)在試驗機控制用計算機上寫盤或讀盤。結(jié)束試驗從試驗機上取下己繪好的拉伸曲線圖紙，并請教師檢查試驗記錄。清理試驗現(xiàn)場, 將試驗機及有關(guān)工具復(fù)原。試驗前試件尺寸材料直徑U/mm橫截面面積/mm2123平均低碳鋼15. 0015. 0015. 0015. 00176. 71鑄 鐵15. 0015. 0014. 9814. 99176. 4

7、8【實驗數(shù)據(jù)處理】由實驗報告機提供的實驗數(shù)據(jù)，有低碳鋼和鑄鐵上屈服強度，下屈服強度，抗拉強 度，計算公式如下：低碳鋼的屈服極限：%=華=湊= 979.0MPa2o 1/O./ IX 1U 鑄鐵的抗壓強度:遍=竽=17囂駕-6 = 566.7MPa QI/O .tO a 1U材料屈服載荷R /kN屈服極限O “/MPa最大載荷 Re/kN抗壓強度 U be/MPa低碳鋼173979. 0/鑄鐵/100566.7斷口形狀1、低碳鋼與鑄鐵壓縮實驗中事件為什么做成短而粗的圓柱形？圓而短粗的試樣，在壓縮過程中不會發(fā)生失穩(wěn)彎曲，從而保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。要是試樣細(xì)長, 壓縮過程中易于失穩(wěn)彎曲，導(dǎo)致實驗失敗或

8、數(shù)據(jù)失真。2、為何低碳鋼壓縮時測不出破壞荷載，而鑄鐵壓縮時測不出屈服荷載？低碳鋼延伸率大，在承受壓縮荷載時，起初變形較小，力的大小沿直線上升，載荷進(jìn)一步加大時， 試件被壓成鼓形，最后壓成餅形而不破壞，故其強度極限無法測定。也就是說低碳鋼壓縮時彈性模 量E和屈服極限O S與拉伸時相同，不存在抗壓強度極限。鑄鐵是脆性材料其情況正好與低碳鋼相反，沒有屈服現(xiàn)象，所以壓縮時測不出屈服載荷。3、為什么鑄鐵試樣在壓縮時沿著與軸線大致成45角的斜截面發(fā)生破壞？其破壞形式 說明了什么？扭轉(zhuǎn)時，由于低碳鋼抗拉能力大于抗剪能力，所以剪應(yīng)力先于拉應(yīng)力達(dá)到最大值；故破壞原因 是最大剪應(yīng)力，沿45面的剪應(yīng)力最先達(dá)到鑄鐵的抗剪切極限強度。所以沿45面破壞，這也是脆 性材料的共性。4、試簡述低碳鋼和鑄鐵壓縮時力學(xué)性能的異同低碳鋼抗壓縮的能力比鑄鐵要低，當(dāng)對低碳鋼試塊進(jìn)行壓縮實驗時，受力逐漸加大，試塊隨外 力變形，