碳钢与铸铁的拉伸、压缩实验

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1、碳钢与铸铁的拉伸、压缩实验一、目的1、测定碳钢在拉伸时的屈服极限σS，强度极限σb，延伸率δ和断面收缩率Ψ，测定铸铁拉伸时的强度极限σb。2、观察碳钢、铸铁在拉伸过程中的变形规律及破坏现象，并进行比较，使用绘图装置绘制拉伸图（P-ΔL曲线）。3、测定压缩时低碳钢的屈服极限σS。和铸铁的强度极限σb。4、观察低碳钢和铸铁压缩时的变形和破坏现象，并进行比较。5、掌握电子万能试验机的原理及操作方法6、了解液压万能试验机的工作原理及操作方法。二、设备微机控制电子万能材料试验机、液压式万能材料试验机、游标卡尺。三、拉伸试祥1.为使各种材料机械性质

2、的数值能互相比较，避免试件的尺寸和形状对试验结果的影响，对试件的尺寸形状GB6397-86作了统一规定，如图2-3所示：图2-3用于测量拉伸变形的试件中段长度（标距L0）与试件直径d。必零满足L0／d0=10或5，其延伸率分别记做和δ10和δ52、压缩试样：低碳钢和铸铁等金属材料的压缩试件一般做成很短的圆柱形，避免压弯，一般规定试件高度h直径d的比值在下列范围之内：1≤≤3为了保证试件承受轴向压力，加工时应使试件两个端面尽可能平行，并与试件轴线垂直，为了减少两端面与试验机承垫之间的摩擦力，试件两端面应进行磨削加工，使其光滑。四、实验原理

3、图2-4为试验机绘出的碳钢拉伸P-△L曲线图，拉伸变形ΔL是整个试件的伸长，并且包括机器本身的弹性变形和试件头部在夹头中的滑动，故绘出的曲线图最初一段是曲线，流动阶段上限B‘受变形速度和试件形式影响，下屈服点B则比较稳定，工程上均以B点对应的载荷作为材料屈服时的载荷PS，以试样的初始横截面积A0除PS，即得屈服极限：图2-4（2.1）屈服阶段过后，进入强化阶段，试样又恢复了承载能力，载荷到达最大值Pb，时，试样某一局部的截面明显缩小，出现“颈缩”现象，这时示力盘的从动针停留在Pb不动，主动针则迅速倒退表明载荷迅速下降，试样即将被拉断。以

4、试样的初始横截面面积A。除Pb得强度极限为（2.2）延伸率δ及断面收缩率φ的测定，试样的标距原长为L0拉断后将两段试样紧密地对接在一起，量出拉断后的标距长为L1延伸率应为（2.3）断口附近塑性变形最大，所以L1的量取与断口的部位有关，如断口发生于Lο的两端或在Lο之外，则试验无效，应重做，若断口距L。的一端的距离不在标距长度的中央区域内，要采用断口移中的办法；以度量试件位断后的标距，设两标点CC1之间共有10格，断口靠近左段，如图2-5，从临近断口的第一刻线d起，向右取10／2＝5格，记作a，这就相当于把断口摆在标距中央，再看a点到C1

5、点有多少格，就由a点向左取相同的格数，记作b，令Lˊ表示C至b的长度，L’表示b至a的长度，则L′＋2L‘′的长度中包含的格数等于标距长度内的格数10，即L′＋2L‘′=L1。图2-5试样拉断后，设颈缩处的最小横截面面积为A1，由于断口不是规则的圆形，应在两个相互垂直的方向上量取最小截面的直径，以其平均值计算A1，然后按下式计算断面收缩率：（2.4）铸铁试件在变形极小时，就达到最大载荷Pb而突然发生断裂。没有屈服和颈缩现象，其强度极限远小于低碳钢的强度极限。图2-6为低碳钢试件的压缩图，在弹性阶段和屈服阶段，它与拉伸时的形状基本上是一致

6、的，而且也基本相同，所以说，低碳钢材料在压缩时的E和都与拉伸时大致相同，低碳钢的塑性好，由于泊松效应，试件越压越粗，不会破坏，横向膨胀在试件两端受到试件与承垫之间巨大摩擦力的约束，试件被压成鼓形，进一步压缩，会压成圆饼状，低碳钢试件压不坏，所以没有强度极限。图2-6图2-7图2-7为铸铁试件压缩图，P-ΔL比同材料的拉伸图要高4-5倍，当达到最大载荷时铸铁试件会突然破裂，断裂面法线与试件轴线大致成～的倾角。这表面，铸铁压缩破坏主要是由剪应力引起的。五、实验步骤拉伸试验步骤：1、试件准备（1）测量试样尺寸测定试样初始横截面面积Aο时，在标

7、距Lο的两端及中部三个位置上，沿两个互相垂直的方向，测量试样直径，以其平均值计算各横截面面积，取三个横截面面积中的最小值为Aο。2、试验机准备使用电子万能试验机时（1）检查试验机的夹具是否安装好，各种限位是否在实验状态下就位；（2）启动试验机的动力电源及计算机的电源；（3）调出试验机的操作软件，按提示逐步进行操作；（4）安装试件。安装时仅将试件上端夹紧，下端悬空，然后再试件上夹持引伸计；（5）启动下降按钮将试件移下，停止安装好试件，进行调零，回到试验初始状态；（6）根据实验设定，启动实验开关进行加载，注意观察试验中的试件及计算机上的曲线

8、变化；（7）实验完成，保存记录数据，打印实验数据报告；（8）试件破坏后（非破坏性试验应先卸载），断开控制器并关闭，关闭动力系统及计算机系统，清理还原。使用液压万能试验机时（1）调整试验机按2-1的要求调整检