单元实训一 金属材料的力学性能实验

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1、单元实训一金属材料的力学性能实验拉伸实验1.实验目的（1）了解万能材料实验机的主要功能和使用方法；（2）测定金属材料的强度（σs、σb）和塑性（δ、ψ）（3）加深对材料的强度和塑性判据意义的认识2.实验设备及试样1）设备（1）万能材料试验机（见附图1-1）附图1-1液压万能试验机简图（2）游标卡尺。2）试样低碳钢拉伸试样和铸铁标准拉伸试样若干个。根据GB/T6397—1986《金属拉伸试验试样》规定：拉伸标准试样按原始标距长度l0与原始横截面积A0之间的关系，分为长试样和短试样。拉伸试样尺寸如附表1-1所示。附表1

2、-1拉伸试样尺寸试样原始直径/mm或宽度b0/mm原始标距l0/mm应用范围图形试样d0=3-25(一般d0=10)l0=10d0(长试样)l0=5d0（短试样）钢和铜材3.实验步骤（1）分小组领取试样，并在试样上刻划出试样标距，测量原始直径d0和标距长度l0，作好记录。（2）安装试样并将测力盘指针调节到零点位置。（3）启动机器，缓慢加力，试样被拉长。在拉伸过程中，应注意试样形态的变化，并及时准确记录屈服载荷Fs和试样拉断前的最大拉伸力Fb。（4）试样拉断后停机。取下试样，测量并记录断裂处直径d1和拉断后试样标距长

3、度l1。将数据记录于附表1-2内。附表1-2拉伸实验数据记录表试样编号材料名称处理方法试样标距长度/mm试样截面尺寸/mm拉伸载荷/N备注原始标距l0/mm断裂后的标距l1/mm原始直径d0缩颈处直径屈服载荷Fs/N最大载荷Fb/Nd1d2d均（5）根据实验结果完成实验报告。4.实验结果分析1）根据实验结果分别计算出σs、σb、δ和ψ。2）如出现下列情况之一时，试验结果无效，应重做。（1）在标距标记上或标距外断裂；（2）试样出现两个或两个以上的缩颈；（3）试验中记录有误或设备、仪器发生故障；（4）试样断口处有内部缺

4、陷。5.观察与思考1）观察（1）观察试样断口的形态特征。（2）观察载荷增加与试样伸长的变化情况。2）思考（1）拉伸时低碳钢试样产生缩颈后，为什么测力盘上的指针会出现回转的现象？此时试样未发生缩颈部位实际单位面积上所受的力有何变化？（2）用低碳钢和灰铸铁试样作拉伸实验，测出的拉伸促曲线有何不同？试样拉断后，断口有何不同？硬度实验1.实验目的（1）了解金属布氏硬度试验计和洛氏硬度试验计的简单的构造和测定硬度的基本原理。（2）能根据材料的种类、硬度大致范围、试样厚度，正确选用布氏硬度和洛氏硬度实验规范。（3）掌握布氏硬度

5、和洛氏硬度的测量方法。2.实验方法布氏硬度测量1）实验设备及试样（1）设备：布氏硬度计。（2）试样：热轧状态45钢试样、黄铜试样各若干块。根据GB/T231—1984规定，试样厚度至少为压痕深度的10倍，表面应光滑平整，无氧化层和污物，以保证测量结果的准确。2）实验步骤（1）了解布氏硬度计的主要结构、操作规程和注意事项。（2）根据被测材料实际状况，按附表1-3布氏硬度实验规范选择球体直径D、试验力F和试验力保持时间t。（3）将选定的淬火钢球或硬质合金球压头装入硬度计的主轴衬套内并紧固，调好时间定位器和试验力砝码。（

6、4）将试样平稳地放在工作台上，使试样测试表面垂直于压头加力方向，转动升降手轮，使试样上升，直至试样与压头紧密接触，手轮转动打滑时为止。（5）打开电源开关，见到电源指示灯亮后，再启动按钮开关，等到加荷指示灯亮时，表示开始施加试验力，此时应立即拧紧定时器压紧螺钉，试验计开始自动记时。当达到预定加荷时间，加荷指示灯熄灭，试验力会自动卸除。（6）关闭电源，逆时针方向转动手轮，使工作台下降，取下试样。（7）用读数放大镜测量试样表面的压痕直径d。（8）按附表1-4分别记录实验数据，根据压痕直径d和试验力F大小查表，即可得到被测

7、试材料的布氏硬度值。附表1-3布氏硬度实验规范金属种类布氏硬度值范围HBS(HBW)试样厚度/mm0.102F/D2/N·mm-2球直径D/mm试验力F/Kn(kgf)试验力保持时间t/s黑色金属140～1506～34～2＜23010.05.02.529.42（300）7.355（750）1.839（187.5）12＜140＞66～31010.05.09.807（1000）12有色金属＞1306～34～2＜2301.005.02.529.42（3000）7.355（750）1.839（187.5）3036～1309

8、～36～31010.05.09.807（1000）2.452（260）308～35＞62.510.02.452（260）60附表1-4布氏硬度实验数据记录表试样编号材料名称处理方法实验规范实验结果压痕直径D/mm试验力F/NF/D2(0.102F/D2)/(kgf/mm2)或（N/mm2）试验力保持时间t/s第一次第二次平均硬度值压痕直径d/mm硬度值压痕直