实验二++++低碳钢和铸铁的压缩实验.doc

实验二  金属材料(低碳钢和铸铁)的压缩实验一、实验目的(1)比较低碳钢和铸铁压缩变形和破坏现象。(2)测定低碳钢的屈服极限σs和铸铁的强度极限σb。(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。二、验仪器和设备(1)万能材料试验机。(2)游标卡尺。三、试件介绍根据国家有关标准,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。四、实验原理及方法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。 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。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。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。图2—2低碳钢压缩图      铸铁压缩图五、实验步骤(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。(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。(3)将试件放在试验机活动台球形支撑板中心处。(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。(5)取出试件,将试验机恢复原状。观察试件。试验后材料破坏情况观察低碳钢铸铁两种材料的破坏变形情况,分析原因: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