金屬材料拉伸實驗

2022-03-02 04:18:16 字數 1764 閱讀 9072

一、實驗目的

1.測定低碳鋼的屈服強度、抗拉強度、斷後伸長率和斷面收縮率。

2.測定鑄鐵的抗拉強度。

3.比較低碳鋼(塑性材料)和鑄鐵(脆性材料)在拉伸時的力學效能和斷口特徵。

4. 觀察金屬材料在拉伸過程中的變形與破壞。

二、實驗裝置

1.we-300型、we-600型液壓式萬能材料試驗機。

2.游標卡尺、公尺尺。

三、實驗原理

1. 試件:拉伸試驗所用試件如圖2-1所示。夾持部分用來裝入試驗機夾具中以便夾緊試件,過渡部分用來保證標距部分能均勻受力,這兩部分的形狀和尺寸,決定於試件的截面形狀和尺寸以及機器夾具型別。

標距0是待試部分,也是試件的主體,其長度通常簡稱為標距,也稱為計算長度。試件的尺寸和形狀對材料的塑性性質影響很大。為了能正確地比較各種材料的力學性質,國家對試件尺寸作了標準化規定。

圖2-1

根據國標gb/t228-2002規定,拉伸試樣分比例試樣和非比例試樣兩種。比例試樣的原始標距與原始橫截面積的關係滿足。比例係數取5.

65時稱為短比例試樣,取11.3時稱為長比例試樣,國際上使用的比例係數取5.65。

非比例試樣與無關。本次試驗所用試件為長比例試件。

2. 實驗原理:低碳鋼拉伸過程經歷四個過程,如圖2-2所示。

圖2-2圖2-3

1) 彈性階段:包括正比例階段,其正切值tg為彈性模量e,此階段任意一點處解除安裝,試樣能沿著原來的曲線恢復到零點的狀態。

2) 屈服階段:載荷不增加而變形急劇增大,材料失去抵抗變形的能力,產生屈服。此時,測力度盤指標來回擺動,其擺動的所指的最小值即是屈服載荷ps 。

3) 強化階段:繼續載入,材料繼續產生變形,這一階段,低碳鋼材料重新恢復了抵抗變形的能力,實際的生產中,對低碳鋼加工,使其達到強化階段,可使材料的強度極限提高,達到節約材料的目的。在強化階段達到最大載荷pb 。

4)徑縮階段:低碳鋼產生明顯的徑縮現象,斷口處有熱量產生。

圖2-3為鑄鐵拉伸圖。鑄鐵在變形很小時被拉斷。鑄鐵的延伸率和截面收縮率很小,很難測出。

3.低碳鋼與鑄鐵強度指標與塑性指標

1)低碳鋼

屈服極限

強度極限

延伸率截面收縮率

2)鑄鐵

強度極限

四、實驗步驟

1. 用直尺,測量出試件的原始標距 l0,並在標距範圍內測出試件初始直徑d0 ,測量完後作好記錄。

2. 選好測力盤,調整好測力指標,並使主動針從動針靠攏。先將試件裝入上夾頭內,再移動下夾頭,使其到達合適的位置,把試件下端緊。

3. 關閉回油閥、送油閥,啟動電機,緩慢開啟送油閥,開始對試件載入。

4. 載入過程中注意觀察測力指標的變化,用慢速載入,使試件的變形勻速增長。國家標準規定的拉伸速度是:

屈服前,應力增加速度為10mpa/s,屈服後,試驗機活動夾頭在負荷下的移動速度不大於0.5/min。在試件勻速變形的過程中,測力盤上的指標起初也是勻速前進的,但是,當指標停止前進或倒退時就表明試樣進入屈服階段,讀出指標來回擺動的最小載荷ps 。

試件拉斷後立即停機並由表盤上被動指標讀出最大的拉伸載荷pb

5. 取下試件,用光標尺測量斷口處最小的直徑d1,對齊標記將被拉斷試件的兩段對接在一起,用直尺測出斷後標距l1。

6. 鑄鐵拉伸實驗方法與低碳鋼基本相同,注意鑄鐵沒有屈服過程。在表盤上唯讀最大拉伸載荷pb。

五、實驗資料記錄與處理

1.試驗原始資料記錄在附錄一的相應**裡。

2.試樣直徑的測量與測量工具的精度保持一致。

3.橫截面面積的計算值取4位有效數字。

4.拉伸力學效能指標的數值應保留計算過程。

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