实验二 低碳钢和铸铁的压缩实验.doc

蚅蚃羇蒈肆肆荿实验二金属材料(低碳钢和铸铁)的压缩实验螅螀蚄膀袅聿肄一、实验目的袅膁莈蚈袈螈薅(1)比较低碳钢和铸铁压缩变形和破坏现象。羅薂莃莀蚇腿薃(2)测定低碳钢的屈服极限σs和铸铁的强度极限σb。肅羃蝿螇莅膅螈(3)比较铸铁在拉伸和压缩两种受力形式下的机械性能、分析其破坏原因。膅腿膁蕿膄艿袄二、验仪器和设备芅薀腿羇***羇莂(1)万能材料试验机。芅羁膄虿羆荿蚁(2)游标卡尺。莄莂芆***螅莅芈三、试件介绍蒄螃羃衿螈葿薅根据国家有关标准,低碳钢和铸铁等金属材料的压缩试件一般制成圆柱形试件。低碳钢压缩试件的高度和直径的比例为3:2,铸铁压缩试件的高度和直径的比例为2:1。试件均为圆柱体。薄袀蚇薁薇肇莄四、实验原理及方法蚄芁螂聿芆螃蝿压缩实验是研究材料性能常用的实验方法。对铸铁、铸造合金、建筑材料等脆性材料尤为合适。通过压缩实验观察材料的变形过程、破坏形式,并与拉伸实验进行比较,可以分析不同应力状态对材料强度、塑性的影响,从而对材料的机械性能有比较全面的认识。螄蚂肈螀肄薅蚇压缩试验在压力试验机上进行。当试件受压时,其上下两端面与试验机支撑之间产生很大的摩擦力,使试件两端的横向变形受到阻碍,故压缩后试件呈鼓形。摩擦力的存在会影响试件的抗压能力甚至破坏形式。为了尽量减少摩擦力的影响,实验时试件两端必须保证平行,并与轴线垂直,使试件受轴向压力。另外。端面加工应有较高的光洁度。袄肂螅膈肇袂莅低碳钢压缩时也会发生屈服,但并不象拉伸那样有明显的屈服阶段。因此,在测定Ps时要特别注意观察。在缓慢均匀加载下,测力指针等速转动,当材料发生屈服时,测力指针转动将减慢,甚至倒退。这时对应的载荷即为屈服载荷Ps。屈服之后加载到试件产生明显变形即停止加载。这是因为低碳钢受压时变形较大而不破裂,因此愈压愈扁。横截面增大时,其实际应力不随外载荷增加而增加,故不可能得到最大载荷Pb,因此也得不到强度极限,所以在实验中是以变形来控制加载的。袄腿葿羀袆芇蒅铸铁试件压缩时,在达到最大载荷Pb前出现较明显的变形然后破裂,此时试验机测力指针迅速倒退,从动针读取最大载荷Pb值,铸铁试件最后略呈故形,断裂面与试件轴线大约呈450。羄薀薄莈蚅羂膂图2—2低碳钢压缩图铸铁压缩图肃羁袀肀蚈螅肆五、实验步骤膃莂莃薈蒇肂肅(1)试验机准备。根据估算的最大载荷,选择合适的示力度盘(量程)按相应的操作规程进行操作。芃螃肇芀芆蒇芃(2)测量试件的直径和高度。测量试件两端及中部三处的截面直径,取三处中最小一处的平均直径计算横截面面积。莃羀肂蚇羅膂芀(3)将试件放在试验机活动台球形支撑板中心处。莃莁蒈葿肈袄螀(4)开动试验机,使活动台上升,对试件进行缓慢均匀加载,。对于低碳钢,要及时记录其屈服载荷,超过屈服载荷后,继续加载,将试件压成鼓形即可停止加载。铸铁试件加压至试件破坏为止,记录最大载荷。蒃螁膅袇螆节袆(5)取出试件,将试验机恢复原状。观察试件。薃膂袈蕿薅薆莄试验后材料破坏情况蚃薃袃肇薈节蚂观察低碳钢铸铁两种材料的破坏变形情况,分析原因:螂蚀艿蝿莇螀腿低碳钢:试样逐渐被压扁,形成圆鼓状。这种材料延展性很好,不会被压断,压缩时产生很大的变形,上下两端面受摩擦力的牵制变形小,而中间受其影响逐渐减弱。袂肁莈蒁膆膈薆铸铁:压缩时变形很小,承受很大的力之后在大约45度方向产生剪切断裂,说明铸铁材料受压时其抗剪能力小于抗压能力。羂蒂膂罿袅薂膁图2—3低碳钢、铸铁压缩后变形图羂袃***蚁羈芇螁六、实验结果的处理肂肀薃膈蚆羀虿(1)计算低碳钢的屈服极限膂蒀膀袀蒅芇芇()薆袁羄芈蒈蚂膃(2)计算铸铁的强度极限蚆节罿羀芇莇衿()蚅蚃莅蒈肆膀肈其中,为试件实验前最小直径。螅螀螈膀袅蒇肇七、思考题袅膁螆蚈袈袁芄(1)为何低碳钢压缩测不出破坏载荷,而铸铁压缩测不出屈服载荷?羅薂螁莀蚇薇节(2)根据铸铁试件的压缩破坏形式分析其破坏原因,并与拉伸作比较?肅羃袂螇莅薃蒇(3)通过拉伸与压缩实验,比较低碳钢的屈服极限在拉伸和压缩时的差别?膅腿蕿蕿膄蚇螇(4)通过拉伸与压缩实验,比较铸铁的强度极限在拉伸和压缩时的差别?芅薀芃羇***肁肁八、实验记录参考表格芅薁芈荿蚆螇莀表2-1试件原始尺寸肄羂蚄螇莅螃袇材料膄莃肇薈蒈螇薈高度芄蕿肅()芀膆膁直径()莄羀肀最小横截面面积A0()蒀螄羃横截面1蒄螂衿横截面2袈螇羆横截面3肈莅肆(1)螃蚁羄(2)螀莈肃平均袃肂蚁(1)******膆(2)羃蒃莅平均罿(1)袅(2)羃平均莇低碳钢蚄肃肀聿蚇膂蒁薇蒆节袂艿铸铁表2-2实验数据材料屈服载荷(kN)屈服极限(Mpa)最大载荷(kN)强度极限(Mpa)破坏形式简图低碳钢铸铁低碳钢铸铁