低碳钢、铸铁的拉伸和压缩实验.doc

实验一: 低碳钢、铸铁的拉伸和压缩实验
 一、实验目的
、抗拉强度、延伸率和断面收缩率。
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,并绘制拉伸图。
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二、实验内容
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三、实验原理、方法和手段
常温、静载下的轴向拉伸实验是材料力学试验中最基本、应用最广泛的试验。通过拉伸试验,可以全面地测定材料的力学性能,如弹性、塑性、强度、断裂等力学性能指标。这些性能指标对材料力学的分析计算、工程设计、选择材料和新材料开发都有及其重要的作用。
实验表明,工程中常用的塑性材料,其受压与受拉时所表现出的强度、刚度和塑性等力学性能是大致相同的。但广泛使用的脆性材料,其抗压强度很高,抗拉强度却很低。为便于合理选用工程材料,以及满足金属成型工艺的需要,测定材料受压时的力学性能是十分重要的。因此,压缩实验同拉伸实验一样,也是测定材料在常温、静载、单向受力下的力学性能的最常用、最基本的实验之一。
依据国标GB/T 228-2002《金属室温拉伸实验方法》分别叙述如下:
。在拉伸实验时,利用试验机的自动绘图器可绘出低碳钢的拉伸曲线,见图1-1所示的F—ΔL曲线。
Fp
F
D
E
B
B΄
A
O
Fb
Fs
O΄
K
图 1-1
图中最初阶段呈曲线,是由于试样头部在夹具内有滑动及试验机存在间隙等原因造成的。分析时应将图中的直线段延长与横坐标相交于O点,作为其坐标原点。拉伸曲线形象的描绘出材料的变形特征及各阶段受力和变形间的关系,可由该图形的状态来判断材料弹性与塑性好坏、断裂时的韧性与脆性程度以及不同变形下的承载能力。但同一种材料的拉伸曲线会因试样尺寸不同而各异。为了使同一种材料不同尺寸试样的拉伸过程及其特性点便于比较,以消除试样几何尺寸的影响,可将拉伸曲线图的纵坐标(力
P)除以试样原始横截面面积,并将横坐标(伸长ΔL)除以试样的原始标距L0得到的曲线便与试样尺寸无关,此曲线称为应力-应变曲线,它与拉伸图曲线相似,也同样表征了材料力学性能。
拉伸实验过程分为四个阶段:
(1)线弹性阶段;
(2)屈服阶段;
(3)强化阶段;
(4)局部变形阶段。
2. 铸铁试样。做拉伸实验时,利用试验机的自动绘图器绘出铸铁的拉伸曲线,如图1-2所示。
在整个拉伸过程中变形很小,无屈服、颈缩现象,拉伸曲线无直线段,可以近似认为经弹性阶段直接断裂,其断口是平齐粗糙的。
以低碳钢为代表的塑性材料,轴向压缩时会产生很大的横向变形,但由于试样两端面与试验机支承垫板间存在摩擦力,约束了这种横向变形,故试样出现显著的鼓胀,如图1-2所示。
塑性材料在压缩过程中的弹性模量、屈服点与拉伸时相同,但在到达屈服阶段时不像拉伸试验时那样明显,因此要仔细观察才能确定屈服载荷Ps。当继续加载时,试样越压越扁,由于横截面面积不断增大,试样抗压能力也随之提高,曲线持续上升。
 以铸铁为代表的脆性金属材料,由于塑性变形很小,所以尽管有端面摩擦,鼓胀效应却并不明显,而是当应力达到一定值后,试样在与轴线大约成的方向上发生破裂,如图1-4所示。这是