低碳鋼拉伸試驗(yàn)指導(dǎo)書

實(shí)驗(yàn)一低碳鋼拉伸實(shí)驗(yàn)及彈性模量E的測定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解試驗(yàn)設(shè)備一一WDW3100微控電子萬能試驗(yàn)機(jī)的構(gòu)造和工作原理，掌握其操作規(guī)程及使用時(shí)的注意事項(xiàng)。.測定碳鋼的屈服極限°s、強(qiáng)度極限0b、延伸率5、斷面收縮率9。.測定彈性模量E。.觀察拉伸過程中的各種現(xiàn)象，自動(dòng)生成并打印拉伸圖（P—AL曲線）。.分析材料的力學(xué)性質(zhì)。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和量具1.設(shè)備：WDW3100微控電子萬能試驗(yàn)機(jī)（圖1-1）。圖1-1WDW3100微控電子萬能試驗(yàn)機(jī)第1頁共8頁第2頁共8頁2.計(jì)算機(jī)（安裝實(shí)驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)軟件---如圖1-2）,打印機(jī)一臺。圖1-2圖1-2實(shí)驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)軟件操作界面.電子應(yīng)變引伸計(jì)。.量具：游標(biāo)卡尺。.電子應(yīng)變引伸計(jì)。.量具：游標(biāo)卡尺。WDW3100微控電子萬能試驗(yàn)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)：WDW3 100系列匕匕育最大實(shí)驗(yàn)力100KN系列匕匕育最大實(shí)驗(yàn)力100KN①最大試驗(yàn)力：100KN；②移動(dòng)橫梁行程：1200mm；③試驗(yàn)力精確度：0.5%；④試驗(yàn)速度：0.05—500mm/min；⑤橫梁位移顯示分辨率：0.01mm；⑥試驗(yàn)區(qū)寬度：570mm。第3頁共8頁

工作原理：WDW3100微控電子萬能試驗(yàn)機(jī)主要由上橫梁、移動(dòng)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(dòng)橫梁上。電機(jī)通過三級同步帶輪減速后帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)移動(dòng)橫梁在設(shè)定圖1-3圓形截面試件圖1-3圓形截面試件三、實(shí)驗(yàn)試件低碳鋼試件如圖1—3。夾持部分用來裝入試驗(yàn)機(jī)夾具中以便夾緊試件，過渡部分用來保證標(biāo)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(jī)器夾具類型。標(biāo)距/0是待試部分，也是試件的主體，其長度通常簡稱為標(biāo)距，也稱為計(jì)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(biāo)準(zhǔn)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l。=”汽計(jì)算而得。式中10為標(biāo)距，A0為標(biāo)距部分原始截面積，系數(shù)K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(biāo)距長度10分別等于5d0、10d0。非比例試件的標(biāo)距與其原橫截面間無上述一定的關(guān)系。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)（GB228—87）將比例試件尺寸列表如下：/、 圓形試樣 表示延伸率試件 標(biāo)距長度1°（mm） 橫截面積A（mm）0 直徑 的符號匹長江3'區(qū) 10d 盤比 0 0 10任意 任意例 k5565A~ , 8短5.65,A0 5d0 5表中:①do表示試件標(biāo)距部分原始直徑；②§10、$5分別表示標(biāo)距長度Lo為do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(biāo)準(zhǔn)GB228—87中的附錄一、第4頁共8頁四、實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)原理1、測定試件的截面尺寸圓試件測定其直徑d0的方法是：在試件標(biāo)距長度的兩端和中間三處予以測量，每處在兩個(gè)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(gè)平均數(shù)的最小值作為d。02、試件標(biāo)距長度10的確定除了要根據(jù)圓試樣的直徑d來確定外，還應(yīng)將其化到5mm或10mm的倍數(shù)。等于0或大于2.5mm但小于7.5mm者化整為5mm；等于或大于7.5mm者進(jìn)為10mm，依此類推。在標(biāo)距兩端各打一小標(biāo)點(diǎn)，使其連線平行于試樣的軸線。將兩標(biāo)點(diǎn)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(yàn)加載范圍根據(jù)低碳鋼的強(qiáng)度極限，估計(jì)加在試件上的最大載荷，確定試驗(yàn)機(jī)最大試驗(yàn)力是否足夠。由于試驗(yàn)機(jī)測力部分本身精確度的限制，WDW3100微控電子萬能試驗(yàn)機(jī)的測力范圍為：最大試驗(yàn)力100KN的0.4%--100%，即0.4KN—100KN。實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)保證全部待測載荷均在此范圍之內(nèi)。4、試驗(yàn)過程分析正式實(shí)驗(yàn)開始，用慢速加載，使試件的變形勻速增長。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的拉伸速度是：屈服前，應(yīng)力增加速度為10MPa/s,屈服后，試驗(yàn)機(jī)活動(dòng)夾頭在負(fù)荷下的移動(dòng)速度不大于0.51/min。對于低碳鋼來說，屈服時(shí)的曲線如圖1—4(a)所示，其中Ps上叫做上屈服載荷，第5頁共8頁與鋸齒狀曲線段最低點(diǎn)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(jì)算屈服極限?！窹/4=P下/4。有些材料，屈服時(shí)的P-AL曲線基本上是一個(gè)平臺的曲線而不是呈現(xiàn)出鋸齒形狀，如圖1—4(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(shí)載荷一變形曲線將開始上升，材料進(jìn)入強(qiáng)化階段，試件的橫向尺寸有明顯的縮小。如果在強(qiáng)化階段的某一點(diǎn)處進(jìn)行卸載，則可以得到一條卸載曲線，實(shí)驗(yàn)表明，它與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(diǎn)，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)。隨著實(shí)驗(yàn)的繼續(xù)進(jìn)行，當(dāng)載荷達(dá)到某一值Pb，載荷不再增加的情況下，AL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?！?Pb/A0計(jì)算出強(qiáng)度極限。b。其拉伸過程如圖1-5所示。5、試件斷后標(biāo)距部分長度l的測量1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(jì)入試樣拉斷后的標(biāo)距部分長度內(nèi)。如拉斷處到鄰近標(biāo)距端點(diǎn)的距離大于l°/3，l］可直接測量兩端點(diǎn)間的長度。測量了l，按下式計(jì)算伸長率，即5=仁義X100%。i l0第6頁共8頁圓形試樣在縮頸最小處兩個(gè)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d，來計(jì)算其A。斷面收縮率按下式計(jì)算：v二上工x100%i i A0最后，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，按有效數(shù)字的選取和運(yùn)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(yàn)前應(yīng)在試件上安裝電子應(yīng)變引伸計(jì)。材料彈性模量后的測定，是在比例極限以內(nèi)的拉伸試驗(yàn)中進(jìn)行的。低碳鋼在比例極限內(nèi)服從胡克定律，即：AL=匕EA0式中，P——軸向拉力（N）%——試件標(biāo)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(shí)驗(yàn)操作步驟1、打開總電源；2、打開機(jī)架背后的空氣開關(guān)；3、打開機(jī)架前面的鑰匙開關(guān)；4、打開電腦及打印機(jī)；5、點(diǎn)擊桌面”材料試驗(yàn)機(jī)”圖標(biāo)，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)軟件界面；6、單擊菜單欄“聯(lián)機(jī)”，使軟件進(jìn)入控制試驗(yàn)機(jī)狀態(tài)；7、單擊菜單欄“試樣錄入”，測量試驗(yàn)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(shí)驗(yàn)參數(shù)，關(guān)閉退出；9、各項(xiàng)顯示參數(shù)“清零”；10、將試件安裝在試驗(yàn)機(jī)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(jì)的插銷插入銷孔后安裝于試件上，確保安裝牢固，然后第7頁共8頁

圖1-6拉伸試驗(yàn)結(jié)果分析拔出插銷。橫梁上升期間注意安全，防止試件運(yùn)動(dòng)過快沖擊上夾頭，遇危險(xiǎn)則立即按手輪或操作面板上的“STOP”按鈕；11、單擊菜單欄“試驗(yàn)開始”，進(jìn)入拉伸試驗(yàn)過程；12、密切觀察試驗(yàn)過程，依提示進(jìn)行各項(xiàng)操作，隨時(shí)用手輪或操作面板調(diào)節(jié)進(jìn)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(biāo)距；14、回到電腦前，順序點(diǎn)擊菜