低碳鋼是一種抗壓等強(qiáng)度材料

低碳鋼是一種抗壓等強(qiáng)度材料第1頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)任務(wù)

1.測(cè)定拉伸時(shí)低碳鋼的、、、；鑄鐵的;測(cè)定壓縮時(shí)鑄鐵的和低碳鋼的。2.測(cè)定扭轉(zhuǎn)時(shí)低碳鋼的、;測(cè)定扭轉(zhuǎn)時(shí)鑄鐵的實(shí)驗(yàn)要求

1.初步掌握金屬材料機(jī)械性能的測(cè)試方法。

2.觀察、比較、總結(jié)低碳鋼與鑄鐵材料力學(xué)性能的特點(diǎn)與差別。第2頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月教學(xué)重點(diǎn)：比較低碳鋼與鑄鐵的力學(xué)性能。教學(xué)難點(diǎn)：低碳鋼扭轉(zhuǎn)屈服極限及強(qiáng)度極限。實(shí)驗(yàn)設(shè)備：1.游標(biāo)卡尺；

2.金屬拉伸試樣標(biāo)距儀；

3.ＷＥ－１０Ａ萬能材料試驗(yàn)機(jī);4.扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)。

第3頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)原理低碳鋼拉伸：低碳鋼拉伸分為四個(gè)階段：即彈性階段、屈服階段、強(qiáng)化階段、頸縮階段。

強(qiáng)度指標(biāo)有：屈服極限：（名義應(yīng)力）強(qiáng)度極限：

（名義應(yīng)力）

第4頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月塑性指標(biāo)有：斷面延伸率：斷面收縮率：為塑性材料

為脆性材料

測(cè)量時(shí)，請(qǐng)注意斷口移中的問題。

第5頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月鑄鐵的拉伸：鑄鐵拉伸沒有屈服極限，只有唯一指標(biāo)是強(qiáng)度極限：低碳鋼的壓縮：低碳鋼的壓縮與拉伸類似，只是沒有強(qiáng)度極限，只有屈服極限：鑄鐵的壓縮：鑄鐵的壓縮只有強(qiáng)度極限：第6頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月低碳鋼扭轉(zhuǎn)：扭矩T和扭轉(zhuǎn)角φ之間的關(guān)系曲線如下圖所示：它與拉伸圖相似，曲線上的OA段為直線，表示φ與T成正比，材料服從虎克定律。Tφ0ＡＢＣ第7頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月TT=TSdρρTT≤TρTρ<T<TST第8頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)于強(qiáng)度極限也可以推出

低碳鋼扭轉(zhuǎn)試樣的斷口為平斷口，由于低碳鋼抗拉能力強(qiáng)，抗剪能力差，故從橫斷面剪斷。

第9頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月鑄鐵扭轉(zhuǎn)：

鑄鐵抗剪能力強(qiáng)，抗拉能力差，由于，故沿著方向成45°方向的螺旋線拉斷。

Tφ0第10頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)步驟拉、壓實(shí)驗(yàn)：

1.測(cè)定試樣直徑：拉伸時(shí)取試樣三個(gè)截面（兩端及中間），在相互垂直兩個(gè)方向各測(cè)量一次直徑，取其算術(shù)平均值表示該處直徑，取三次算術(shù)平均值中的最小值作為試樣計(jì)算直徑。壓縮時(shí)，在試樣的長度中央取一處予以測(cè)量，在相互垂直兩個(gè)方向各測(cè)量一次直徑，取其算術(shù)平均值作為試樣的計(jì)算直徑。第11頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月2.將試樣放在金屬拉伸試樣標(biāo)距儀上打標(biāo)記每１０mm打一個(gè)標(biāo)記，共打１１個(gè)標(biāo)記。

3.選擇測(cè)力范圍：ＷＥ－１０Ａ萬能材料試驗(yàn)機(jī)共有１００ＫＮ、５０ＫＮ、２０ＫN三個(gè)讀盤。根據(jù)附錄Ⅱ查得低碳鋼（Ｑ２３５Ａ級(jí)）的強(qiáng)度極限為３７５~４６０ＭＰa、灰口鑄鐵的壓縮強(qiáng)度極限為６４０~１３００ＭＰa。試樣橫截面面積約為７８.５mm２由，可估算出拉伸試驗(yàn)最大載荷在３０ＫＮ~３５ＫＮ之間；壓縮試驗(yàn)最大載荷在５０ＫＮ~１００ＫＮ之間。因此，做拉伸試驗(yàn)時(shí)選擇５０ＫＮ的讀數(shù)盤，做壓縮試驗(yàn)時(shí)選擇１００ＫＮ的讀數(shù)盤。并在擺桿上配置相應(yīng)的擺錘使與所選用的測(cè)力度盤相匹配。

第12頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月４．裝好繪圖儀：選擇合適的繪圖比例，將記錄筆裝在筆架上，記錄紙卷于卷紙筒上。

5.指針調(diào)零：①先開動(dòng)油泵電動(dòng)機(jī)，打開送油閥，將活動(dòng)平臺(tái)上升起少許，然后關(guān)閉油閥。②轉(zhuǎn)動(dòng)擺桿上的平衡鉈，使擺桿保持鉛垂位置。③再轉(zhuǎn)動(dòng)水平齒桿，使指針對(duì)準(zhǔn)“零”點(diǎn)。

第13頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月6.安裝試樣：拉伸時(shí)先將試樣安裝在試驗(yàn)機(jī)的上夾頭內(nèi)，此時(shí)下夾頭不得夾住試樣，再開動(dòng)下夾頭升降電動(dòng)機(jī)，調(diào)整下夾頭位置，把試樣夾緊。壓縮時(shí)，將試樣置于試驗(yàn)機(jī)的活動(dòng)平臺(tái)球形承墊的中心位置上。7.進(jìn)行試驗(yàn)：控制試驗(yàn)機(jī)進(jìn)油閥，用適當(dāng)?shù)乃俣葘?duì)試樣加力。注意觀察測(cè)力指針的轉(zhuǎn)動(dòng)，自動(dòng)繪圖的情況和相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。讀取屈服荷載ＦＳ和極限荷載Ｆb。第14頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月試驗(yàn)結(jié)束后，取下試樣，觀察斷口形狀。①低碳鋼拉伸斷口形狀為杯錐狀，在拉伸試樣斷口的邊緣部分基本上與軸線成４５°方向，這顯然是由剪應(yīng)力引起的破壞斷口中心部分與軸線垂直，這顯然是由三向拉應(yīng)力引起的破壞。②鑄鐵的拉伸斷口形式與軸線垂直的平斷口，這是由于鑄鐵的抗拉能力最差，是由拉應(yīng)力引起的破壞。

第15頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月③低碳鋼壓縮成鼓形。由于低碳鋼壓縮時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的橫向變形，但由于試樣兩端面與試驗(yàn)機(jī)支承墊板間存在磨擦力，約束了這種橫向變形，故試樣出現(xiàn)顯著的鼓脹。④鑄鐵的壓縮斷口與軸線大約成４５°~５５°的方向上發(fā)生破裂。這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。

Ｌ１和d１的測(cè)定：

把兩節(jié)試樣對(duì)接好后，量取其長度與直徑。第16頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月１．測(cè)定試樣直徑：取試樣三個(gè)截面（兩端及中間），在相互垂直兩個(gè)方向各測(cè)量一次直徑，取其算術(shù)平均值表示該處直徑，取三次算術(shù)平均值中的最小值作為計(jì)算直徑。扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)步驟第17頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月２.選擇測(cè)力范圍:

ＮＪ－１００型扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)共有１０００Ｎm、５００Ｎm、２００Ｎm、１００Ｎm四個(gè)讀數(shù)盤。由實(shí)驗(yàn)原理的單元體可知，在４５°方向上的拉應(yīng)力最大。且，在書上查不到最大剪應(yīng)力，就查最大拉應(yīng)力即可。根據(jù)附錄Ⅱ查得低碳鋼（Ｑ２３５Ａ級(jí)）的強(qiáng)度極限為375—４６０ＭＰa。試樣的抗扭截面模量為１９６.９４mm３。由，可估算出扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)最大載荷為９8.5—121Ｎm?？紤]到試樣材料的不均勻性，選擇２００Ｎm的讀數(shù)盤，并把量程選擇手輪轉(zhuǎn)到２００Ｎm上。

第18頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月３．裝好自動(dòng)繪圖器的筆和紙，打開繪圖器。４．安裝試樣：先將試樣一端裝在固定夾頭中，（在裝試樣時(shí)，請(qǐng)注意試樣對(duì)中的問題。試樣如不對(duì)中，則試樣受力后，不但受到扭轉(zhuǎn)的力，而且還會(huì)受到彎曲的力。因此，在裝試樣時(shí)，必須對(duì)中。使夾頭中的兩個(gè)四方墊塊左右對(duì)中，使試樣上、下空隙相等即可。）再使加載機(jī)構(gòu)作水平移動(dòng)，使試樣另一端插入加載夾頭中，由于試樣夾持部分是由兩個(gè)平面組成，若與加載夾頭的兩個(gè)平面沒有對(duì)好，即可調(diào)節(jié)測(cè)速電位器，使加載夾頭的兩個(gè)平面與試樣的兩個(gè)平面對(duì)好。先緊固定夾頭，再緊加載夾頭。

第19頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月5.調(diào)節(jié)測(cè)量轉(zhuǎn)速裝置指零點(diǎn)。6.根據(jù)試樣要求選定加載方向，調(diào)節(jié)測(cè)速電位器進(jìn)行加載。讀取相關(guān)讀數(shù)。7.試驗(yàn)結(jié)束后，取下試樣，觀察斷口形狀。第20頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月①低碳鋼扭轉(zhuǎn)破壞斷口為與軸線垂直的平斷口。因?yàn)榈吞间摰目古?qiáng)度小于抗拉強(qiáng)度，所以沿其橫截面被剪斷。它是由剪應(yīng)力而引起的破壞。

②鑄鐵的扭轉(zhuǎn)破壞斷口為沿其４５°方向成一螺旋面。因?yàn)殍T鐵的抗拉強(qiáng)度小于抗扭強(qiáng)度，故沿其４５°方向被拉斷。它是由拉應(yīng)力引起的破壞。

第21頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)果整理（按表３－５進(jìn)行修約）

低碳鋼拉伸：強(qiáng)度指標(biāo)：屈服極限：強(qiáng)度極限：塑性指標(biāo)：斷面延伸率：

斷面收縮率：

第22頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月鑄鐵拉伸：

強(qiáng)度極限：

低碳鋼壓縮：

屈服極限：

鑄鐵的壓縮：

強(qiáng)度極限：

第23頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2