金屬的拉伸實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)報(bào)告)

金屬的拉伸實(shí)驗(yàn)一一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、測(cè)定低碳鋼的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷后延伸率和斷面收縮率2、觀察低碳鋼在拉伸過程中的各種現(xiàn)象，并繪制拉伸圖（F─曲線）3、分析低碳鋼的力學(xué)性能特點(diǎn)與試樣破壞特征二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及測(cè)量?jī)x器1、萬能材料試驗(yàn)機(jī)2、游標(biāo)卡尺、直尺三、試樣的制備試樣可制成圓形截面或矩形截面，采用圓形截面試件，試件中段用于測(cè)量拉伸變形，其長(zhǎng)度稱為“標(biāo)矩”。兩端較粗部分為夾持部分，安裝于試驗(yàn)機(jī)夾頭中，以便夾緊試件。試驗(yàn)表明，試件的尺寸和形狀對(duì)材料的塑性性質(zhì)影響很大，為了能正確地比較材料力學(xué)性能，國(guó)家對(duì)試件的尺寸和形狀都作了標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)定。直徑，標(biāo)矩或的圓形截面試件叫做“標(biāo)準(zhǔn)試件”，如因原料尺寸限制或其他原因不能采用標(biāo)準(zhǔn)試件時(shí)，可以用“比例試件”。四、實(shí)驗(yàn)原理在拉伸試驗(yàn)時(shí)，利用試驗(yàn)機(jī)的自動(dòng)繪圖器可繪出低碳鋼的拉伸曲線，見圖2-11所示的F—ΔL曲線。圖中最初階段呈曲線，是由于試樣頭部在夾具內(nèi)有滑動(dòng)及試驗(yàn)機(jī)存在間隙等原因造成的。分析時(shí)應(yīng)將圖中的直線段延長(zhǎng)與橫坐標(biāo)相交于O點(diǎn)，作為其坐標(biāo)原點(diǎn)。拉伸曲線形象的描繪出材料的變形特征及各階段受力和變形間的關(guān)系，可由該圖形的狀態(tài)來判斷材料彈性與塑性好壞、斷裂時(shí)的韌性與脆性程度以及不同變形下的承載能力。但同一種材料的拉伸曲線會(huì)因試樣尺寸不同而各異。為了使同一種材料不同尺寸試樣的拉伸過程及其特性點(diǎn)便于比較，以消除試樣幾何尺寸的影響，可將拉伸曲線圖的縱坐標(biāo)（力F）除以試樣原始橫截面面積S0,并將橫坐標(biāo)（伸長(zhǎng)ΔL）除以試樣的原始標(biāo)距得到的曲線便與試樣尺寸無關(guān)，此曲線稱為應(yīng)力－應(yīng)變曲線或R—曲線，如圖2—12所示。從曲線上可以看出，它與拉伸圖曲線相似，也同樣表征了材料力學(xué)性能。拉伸試驗(yàn)過程分為四個(gè)階段，如圖2—11和圖2-12所示。（1）、彈性階段OC。在此階段中拉力和伸長(zhǎng)成正比關(guān)系，表明鋼材的應(yīng)力與應(yīng)變?yōu)榫€性關(guān)系，完全遵循虎克定律，如圖2-12所示。若當(dāng)應(yīng)力繼續(xù)增加到C點(diǎn)時(shí)，應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系不再是線性關(guān)系，但變形仍然是彈性的，即卸除拉力后變形完全消失。(2)、屈服階段SK。當(dāng)應(yīng)力超過彈性極限到達(dá)鋸齒狀曲線時(shí)，鍵盤上的力值并往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這時(shí)若試樣表面經(jīng)過磨光，可看到表征晶體滑移的跡線，大約與試樣軸線成450方向。這種現(xiàn)象表征試樣在承受的拉力不繼續(xù)增加或稍微減少的情況下變形卻繼續(xù)伸長(zhǎng)，稱為材料的屈服，其應(yīng)力稱為屈服點(diǎn)（屈服應(yīng)力）。示力盤的指針首次回轉(zhuǎn)前的最大力（Fsu上屈服力）或不計(jì)初始瞬時(shí)效應(yīng)（不計(jì)載荷首次下降的最低點(diǎn)）時(shí)的最小力(FsL下屈服力)，分別所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力為上、下屈服點(diǎn)。示力盤的主針回轉(zhuǎn)后所指示的最小載荷（第一次下降后的最小載荷）即為屈服載荷Fs。由于上屈服點(diǎn)受變形速度及試樣形狀等因素的影響，而下屈服點(diǎn)則比較穩(wěn)定，故工程中一般只定下屈服點(diǎn)。屈服應(yīng)力是衡量材料強(qiáng)度的一個(gè)重要指標(biāo)。（3）、強(qiáng)化階段KE。過了屈服階段以后，試樣材料因塑性變形其內(nèi)部晶體組織結(jié)構(gòu)重新得到了調(diào)整，其抵抗變形的能力有所增強(qiáng)，隨著拉力的增加，伸長(zhǎng)變形也隨之增加，拉伸曲線繼續(xù)上升。KE曲線段稱為強(qiáng)化階段，隨著塑性變形量的增大，材料的力學(xué)性能發(fā)生變化，即材料的變形抵抗力提高，塑性降低。在強(qiáng)化階段卸載，彈性變形會(huì)隨之消失，塑性變形將會(huì)永久保留下來。強(qiáng)化階段的卸載路徑與彈性階段平行，卸載后重新加載時(shí)，加載線與彈性階段平行，重新加載后，材料的比例極限明顯提高，而塑性性能會(huì)相應(yīng)下降。這種現(xiàn)象叫做形變硬化或冷作硬化。當(dāng)拉力增加，拉伸曲線到達(dá)頂點(diǎn)E時(shí)，示力盤上的主針開始返回，而副針?biāo)傅淖畲罄镕m，由此可求得材料的抗拉強(qiáng)度。它也是材料強(qiáng)度性能的重要指標(biāo)。4）、局部變形階段EG（頸縮和斷裂階段）。對(duì)于塑性材料來說，在承受拉力Fm以前，試樣發(fā)生的變形各處基本上是均勻的。在達(dá)到Fm以后，變形主要集中于試樣的某一局部區(qū)域，該處橫截面面積急劇減小，這種現(xiàn)象即是“頸縮”現(xiàn)象，此時(shí)拉力隨著下降，直至試樣被拉斷，其斷口形狀呈碗狀，如下圖所示。試樣拉斷后，彈性變形立即消失，而塑性變形則保留在拉斷的試樣上。利用試樣標(biāo)距內(nèi)的塑性變形來計(jì)算材料的斷后延伸率和斷面收縮率。五、實(shí)驗(yàn)步驟1、根據(jù)試樣的形狀、尺寸和預(yù)計(jì)材料的抗拉強(qiáng)度來估算最大拉力，并使用合適的萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)。然后，選用與試樣相適應(yīng)的夾具。2、在試樣的原始標(biāo)距長(zhǎng)度范圍內(nèi)用劃線機(jī)等分10個(gè)分格線，以便觀察標(biāo)距范圍內(nèi)沿軸向變形的情況和試樣破壞后測(cè)定斷后延伸率。3、根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T228－2002《金屬室溫拉伸試驗(yàn)方法》中的規(guī)定，測(cè)定試樣原始橫截面積。本次試驗(yàn)采用圓形試樣，應(yīng)在標(biāo)距的兩端及中間處的兩個(gè)相互垂直的方向上各測(cè)一次橫截面直徑，取其算術(shù)平均值，選用三處測(cè)得的直徑最小值，并以此值計(jì)算橫截面面積。4、安裝試樣，依據(jù)萬能材料試驗(yàn)機(jī)的操作規(guī)程進(jìn)行操作，并將鍵盤的力值和峰值清零，即可開始試驗(yàn)。5、加載試驗(yàn)，在試驗(yàn)過程中，要求均勻緩慢地進(jìn)行加載。要注意觀察拉伸過程四個(gè)階段中的各種現(xiàn)象。萬能試驗(yàn)將自動(dòng)記下屈服載荷值，最大載荷Fm值。6、對(duì)于拉斷后的低碳鋼試樣，要分別測(cè)量斷裂后的標(biāo)距和頸縮處的最小直徑。測(cè)定的方法為：將試樣斷裂后的兩段在斷口處緊密地對(duì)接起來：1）、如果試樣斷口斷在試樣中部，直接測(cè)量原標(biāo)距兩端的距離作為斷后的距。2）、若斷口處到最鄰近標(biāo)距端線的距離小于1/3時(shí)，則需要用“移位法”來計(jì)算。其方法是：在長(zhǎng)段上從拉斷處O取基本等于短段格數(shù)得B點(diǎn)，接著取等于長(zhǎng)段所余格數(shù)[偶數(shù)，如下圖a]的一半，得C點(diǎn)；或者取所余格數(shù)[奇數(shù)，下圖b]分別減1與加1的一半，得C和C1點(diǎn)。移位后的分別為：AB+2BC或者AB+BC+BC1。測(cè)定斷面收縮率時(shí)，在試樣頸縮最小處兩個(gè)相互垂直的方向上測(cè)量其直徑d1,取其算術(shù)平均值作為d1計(jì)算其斷面收縮率。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理1、根據(jù)試驗(yàn)測(cè)定數(shù)據(jù)，可分別計(jì)算材料的強(qiáng)度指標(biāo)和塑性指標(biāo)。強(qiáng)度指標(biāo)：屈服強(qiáng)度：抗拉強(qiáng)度：塑性指標(biāo)：斷后延伸率：斷后截面收縮率：2、繪出拉伸過程中的F－ΔL曲線，對(duì)試驗(yàn)中的各種現(xiàn)象進(jìn)行分析比較，并寫進(jìn)試驗(yàn)報(bào)告中七、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果金屬的拉伸實(shí)驗(yàn)二一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、測(cè)定鑄鐵的抗拉強(qiáng)度Rm2、觀察鑄鐵在拉伸過程中的現(xiàn)象，并繪制拉伸圖（F─曲線）3、分析比較低碳鋼和鑄鐵的力學(xué)性能特點(diǎn)與試樣破壞特征二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及測(cè)量?jī)x器1、萬能材料試驗(yàn)機(jī)2、游標(biāo)卡尺三、試樣的制備試樣可制成圓形截面或矩形截面，采用圓形截面試件，試件中段用于測(cè)量拉伸變形，其長(zhǎng)度稱為“標(biāo)矩”。兩端較粗部分為夾持部分，安裝于試驗(yàn)機(jī)夾頭中，以便夾緊試件。試驗(yàn)表明，試件的尺寸和形狀對(duì)材料的塑性性質(zhì)影響很大，為了能正確地比較材料力學(xué)性能，國(guó)家對(duì)試件的尺寸和形狀都作了標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)定。直徑，標(biāo)矩或的圓形截面試件叫做“標(biāo)準(zhǔn)試件”，如因原料尺寸限制或其他原因不能采用標(biāo)準(zhǔn)試件時(shí)，可以用“比例試件”。四、實(shí)驗(yàn)原理做拉伸試驗(yàn)時(shí)，利用試驗(yàn)機(jī)的自動(dòng)繪圖器繪出鑄鐵的拉伸曲線，如圖2－14所示。在整個(gè)拉伸過程中變形很小，無屈服、頸縮現(xiàn)象，拉伸曲線無直線段，可以近似認(rèn)為經(jīng)彈性階段直接斷裂，其斷口是平齊粗糙的。如下圖所示。五、實(shí)驗(yàn)步驟1、根據(jù)試樣的形狀、尺寸和預(yù)計(jì)材料的抗拉強(qiáng)度來估算最大拉力，以選擇合適的萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)。然后，選用與試樣相適應(yīng)的夾具。2、根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T228－2002《金屬室溫拉伸試驗(yàn)方法》中的規(guī)定，測(cè)定試樣原始橫截面積。本次試驗(yàn)采用圓形試樣，應(yīng)在標(biāo)距的兩端及中間處的兩個(gè)相互垂直的方向上各測(cè)一次橫截面直徑，取其算術(shù)平均值，選用三處測(cè)得的直徑最小值，并以此值計(jì)算橫截面面積。3、安裝試樣，依據(jù)萬能材料試驗(yàn)機(jī)的操作規(guī)程進(jìn)行操作，并將鍵盤的力值和峰值清零，即可開始試驗(yàn)。4、加載試驗(yàn)，在試驗(yàn)