低碳钢和灰口铸铁的拉伸,压缩实验

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1、低碳钢和灰口铸铁的拉伸、压缩实验1实验目的(1).观察低碳钢在拉伸时的各种现彖,并测定低碳钢在拉伸时的屈服极限6,强度极限延伸率〃］()和断而收缩率0o(2).观察铸铁在轴向拉伸吋的各种现彖。⑶.观察低碳钢和铸铁在轴向压缩过程屮的各种现象。(4).观察试样受力和变形两者间的相互关系，并注意观察材料的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象。测定该试样所代表材料的用、/%和△/等值。⑸•对典型的塑性材料和脆性材料进行受力变形现象比较，对其强度指标和塑性指标进行比较。(6).学习、掌握电子万能试验机的使用方法及

2、其工作原理。2仪器设备和量具50KN电子万能试验机，单向引伸计，钢板尺，游标卡尺。3试件实验证明，试件尺寸和形状对实验结果有影响。为了便于比较各种材料的机械性能，国家标准中对试件的尺寸和形状有统-•规定。根据国家标准，(GB6397・86),将金属拉伸比例试件的尺寸列表如下：试件标距长度Lo横截面积A。圆试件直径d0表示延伸率的符号比例/长短11.3州或10d°任意任意几5.65阿或5d°任意任意比本实验的拉伸试件采用国家标准中规定的长比例试件(图2-1),实验段直径d.=lOmmt标距/0=0mmo

3、本实验的压缩试件采用国家标准(GB7314-87)屮规定的圆柱形试件h/=2,d（）=15mm（图2—2）。图2—2压缩试件4实验原理和方法（一）低碳钢的拉伸实验在拉伸实验前，测定低碳钢试件的胃径d°和标距人。实验时，首先将试件安装在实验机的上、下夹头内，并在实验段的标记处安装引伸仪，以测量实验段的变形。然后开动实验机，缓慢加载，与实验机相联的微机会口动绘制出载荷-变形曲线（F-A/曲线，见图2—3）或应力-应变曲线（＜7-£

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5、线，见图2-4）,随着载荷的逐渐增大，材料呈现出不同的力学性能:（1）弹

6、性阶段（Ob段）图2-4在拉伸的初始阶段，Illi线（Oa段）为一直线，说明应力与应变成正比，即满足胡克定理，此阶段称为线形阶段。线性段的最高点称为材料的比例极限（bp）,线性段的直线斜率即为材料的弹性摸量&线性阶段后，曲线不为直线（ab段），应丿J应变不再成正比，但若在整个弹性阶段卸载，应力应变曲线会沿原曲线返冋，载荷卸到零吋，变形也完全消失。卸载后变形能完全消失的应力最大点称为材料的弹性极限（q）,—般对于钢等许多材料，其弹性极限与比例极限非常接近。（2）屈服阶段（be段）超过弹性阶段后，应力儿乎不变

7、，只是在某一微小范围内上下波动，而应变却急剧增长,这种现象成为屈服。使材料发牛屈服的应力称为屈服应力或屈服极限）o当材料屈服时，如果用砂纸将试件表而打磨，会发现试件表而呈现出与轴线成45°斜纹。这是由于试件的45°斜截面上作用有最人切应力，这些斜纹是由于材料沿最人切应力作用面产生滑移所造成的，故称为滑移线。（3）硬化阶段（ce段）经过屈服阶段示,M力应变曲线呈现曲线上升趋势，这说明材料的抗变形能力又增强了,这种现象称为应变硬化。若在此阶段卸载，则卸载过程的应力应变曲线为一条斜线（如d-d'斜线），其斜率与

8、比例阶段的直线段斜率大致相等。当载荷卸载到零吋，变形并未完全消失，应力减小至零时残翩的应变称为塑性应变或残余应变，相应地应力减小至零时消失的应变称为弹性应变。卸载完之后，立即再加载，则加载吋的应力应变关系基木上沿卸载吋的直线变化。因此，如果将卸载示已有赠性变形的试样重新进行拉伸实验，其比例极限或弹性极限将得到提高，这一现象称为冷作硬化。在硬化阶段应力应变曲线存在一最高点，该最高点对应的应力称为材料的强度极限O）,强度极限所对应的载荷为试件所能承受的最大载荷Fho（4）颈缩阶段（少段）试样拉伸达到强度极限5

9、,Z前，在标距范围内的变形是均匀的。当应力增大至强度极限＜7〃之后，试样出现局部显著收缩，这一现象称为颈缩。颈缩出现后，使试件继续变形所盂载荷减小，故应力应变曲线呈现下降趋势，直至最后在/点断裂。试样的断裂位置处于颈缩处，断口形状呈杯状，这说明引起试样破坏的原因不仅冇拉应力还冇切应力。（-）铸铁的拉伸实验铸铁的拉伸实验方法与低碳钢的拉伸实验相同，但是铸铁在拉伸时的力学性能明显不同于低碳钢，其应力应变曲线如图2-5所示。铸铁从开始受力总至断裂，变形始终很小，既不存在屈服阶段，也无颈缩现象。断口垂直于试样轴线

10、,这说明引起试样破坏的原因是最人拉M力。（三）低碳钢和铸铁的圧缩实验低碳钢试件在压缩过程中，在加载开始段，从应力应变曲线图2-6nJ以看出，应力与应变成止比，即满足胡克定理。当载荷达到一•定程度吋，低碳钢试件发生明显的屈服现象。过了屈服阶段示，试件越压越扁，最终被压成腰鼓形，而不会发生断裂破坏。铸铁试件在压缩过程中，没有明显的线性阶段，也没有明显的屈服阶段（如图七所示）。铸恢的压缩强度极限约为拉伸强度极限的3-4倍。铸铁试件断