碳鋼與鑄鐵的拉伸、壓縮實驗（實驗一）
一、實驗目的
1、測定碳鋼在拉伸時的屈服極限，強度極限，延伸率和斷面收縮率，測定鑄鐵拉伸時的強度極限。
2、觀察碳鋼、鑄鐵在拉伸過程中的變形規律及破壞現象，並進行比較，使用繪圖裝置繪製拉伸圖（p-δl曲線）。
二、實驗裝置
微機控制電子萬能材料試驗機、液壓式萬能材料試驗機、游標卡尺。
三、實驗試祥
1. 為使各種材料機械性質的數值能互相比較，避免試件的尺寸和形狀對試驗結果的影響，對試件的尺寸形狀gb6397-86作了統一規定，如圖1所示：
圖1用於測量拉伸變形的試件中段長度（標距l0）與試件直徑d。必零滿足l0／d0=10或5，其延伸率分別記做和δ10和δ5
2、壓縮試樣：低碳鋼和鑄鐵等金屬材料的壓縮試件一般做成很短的圓柱形，避免壓彎，一般規定試件高度h直徑d的比值在下列範圍之內：
1≤≤3
為了保證試件承受軸向壓力，加工時應使試件兩個端麵盡可能平行，並與試件軸線垂直，為了減少兩端面與試驗機承墊之間的摩擦力，試件兩端面應進行磨削加工，使其光滑。
四、實驗原理
圖2為試驗機繪出的碳鋼拉伸p-△l曲線圖，拉伸變形δl是整個試件的伸長，並且包括機器本身的彈性變形和試件頭部在夾頭中的滑動，故繪出的曲線圖最初一段是曲線，流動階段上限b『受變形速度和試件形式影響，下屈服點b則比較穩定，工程上均以b點對應的載荷作為材料屈服時的載荷ps，以試樣的初始橫截面積a0除ps，即得屈服極限
屈服階段過後，進入強化階段，試樣又恢復了承載能力，載荷到達最大值pb，時，試樣某一區域性的截面明顯縮小，出現「頸縮」現象，這時示力盤的從動針停留在pb不動，主動針則迅速倒退表明載荷迅速下降，試樣即將被拉斷。以試樣的初始橫截面面積a。除pb得強度極限為
延伸率δ及斷面收縮率φ的測定，試樣的標距原長為l0拉斷後將兩段試樣緊密地對接在一起，量出拉斷後的標距長為l1延伸率應為
斷口附近塑性變形最大，所以l1的量取與斷口的部位有關，如斷口發生於lο的兩端或在lο之外，則試驗無效，應重做，若斷口距l。的一端的距離不在標距長度的**區域內，要採用斷口移中的辦法；以度量試件位斷後的標距，設兩標點cc1之間共有10格，斷口靠近左段，如圖3，從臨近斷口的第一刻線d起，向右取10／2＝5格，記作a，這就相當於把斷口擺在標距**，再看a點到c1點有多少格，就由a點向左取相同的格數，記作b，令lˊ表示c至b的長度，l』表示b至a的長度，則l′＋2l『′的長度中包含的格數等於標距長度內的格數10，即
l′＋2l『′=l1。
圖3試樣拉斷後，設頸縮處的最小橫截面面積為a1，由於斷口不是規則的圓形，應在兩個相互垂直的方向上量取最小截面的直徑，以其平均值計算a1，然後按下式計算斷面收縮率：
鑄鐵試件在變形極小時，就達到最大載荷pb而突然發生斷裂。沒有屈服和頸縮現象，其強度極限遠小於低碳鋼的強度極限。
圖4為低碳鋼試件的壓縮略圖，在彈性階段和屈服階段，它與拉伸時的形狀基本上是一致的，而且也基本相同，所以說，低碳鋼材料在壓縮時的e和都與拉伸時大致相同，低碳鋼的塑性好，由於泊松效應，試件越壓越粗，不會破壞，橫向膨脹在試件兩端受到試件與承墊之間巨大摩擦力的約束，試件被壓成鼓形，進一步壓縮，會壓成圓餅狀，低碳鋼試件壓不壞，所以沒有強度極限。
圖5為鑄鐵試件壓縮略圖，p-δl比同材料的拉伸圖要高4-5倍，當達到最大載荷時鑄鐵試件會突然破裂，斷裂面法線與試件軸線大致成～的傾角。這表面，鑄鐵壓縮破壞主要是由剪應力引起的。
五、實驗步驟
拉伸試驗步驟：
1、試件準備
（1）測量試樣尺寸測定試樣初始橫截面面積aο時，在標距lο的兩端及中部三個位置上，沿兩個互相垂直的方向，測量試樣直徑，以其平均值計算各橫截面面積，取三個橫截面面積中的最小值為aο。
2、試驗機準備
使用電子萬能試驗機時
（1）檢查試驗機的夾具是否安裝好，各種限位是否在實驗狀態下就位；
（2）啟動試驗機的動力電源及計算機的電源；
（3）調出試驗機的操作軟體，按提示逐步進行操作；
（4）安裝試件。安裝時僅將試件上端夾緊，下端懸空，然後再試件上夾持引伸計；
（5）啟動下降按鈕將試件移下，停止安裝好試件，進行調零，回到試驗初始狀態；
（6）根據實驗設定，啟動實驗開關進行載入，注意觀察試驗中的試件及計算機上的曲線變化；
（7）實驗完成，儲存記錄資料，列印實驗資料報告；
（8）試件破壞後（非破壞性試驗應先解除安裝），斷開控制器並關閉，關閉動力系統及計算機系統，清理還原。
使用液壓萬能試驗機時
（1）調整試驗機按要求調整檢查萬能材料試驗機，根據pb＝σb×α。估計試件的最大載pb，按最大載荷數值為度盤測力範圍的40％-80％的標準來選擇度盤和與其相匹配的擺錘，並調整示力指標為零。
（2）安裝試樣先將試件安裝在試驗機上夾頭內，再移動下夾頭使之達到適當位置，須注意使試樣垂直，並把試樣下端夾緊。
（3）檢查及預拉請教師檢查以上實驗步驟完成情況。開動試驗機，並使自動繪圖器工作。預加少量載荷（勿使應力超過比例極限），然後解除安裝接近零點，以檢查試驗機是否處於正常狀態
（4）進行試驗
①開啟送油閥，用慢速載入，緩慢而均勻地使試件產生變形，注意觀察測力指標的轉動、自動繪圖的情況和相應的試驗現象，以測力指標停止轉動的載荷或指標多次迴轉時，第一次迴轉後的最小載荷作為屈服點載荷ps，並注意觀察是否出現滑移線。
②屈服後在強化階段任一點處，停止載入，然後解除安裝，再重新載入，以觀察冷作硬化現象。
③繼續載入直至試件斷裂。在斷裂前注意觀察頸縮現象。此時拉力達到最大載荷，測力指標開始迴轉，而副針停留位置的讀數，即最大載荷pb，試件斷裂後停機，取下試件。
鑄鐵試驗只要記下最大載荷及繪出拉伸圖。
④取下自動繪圖儀所繪的拉伸曲線圖紙，以便寫實驗報告時參考。
（5）試驗結束
開啟回油閥，將載荷卸掉，清理實驗現場。
壓縮試驗步驟：
1、測量試樣尺寸，測量試樣兩端及中間等三處截面的直徑，取三處中最小一處的平均直徑作為計算原截面積之用。
2、調整試驗機，選擇測力度盤，調整指標對準零點，並調整自動繪圖器。電子萬能試驗機按軟體操作指南步驟進行。
3、安裝試樣，將試樣兩端面塗上潤滑油，然後準確地放在試驗機活動臺支承墊的中心上。
4、檢查及試車
液壓試驗機試車時將試驗機活動臺上公升，試件亦隨之上公升，當試件上端麵接近承墊時應減慢活動臺上公升速度，避免突然接觸引起劇烈載入，當試件與上承墊剛接觸時，將自動繪圖筆調整好，使它處於工作狀態，用慢速預加少量載荷。然後解除安裝近零點，以檢查試驗機工作是否正常。
5、進行試驗
對於抵碳鋼試件，緩慢而均勻地載入，注意觀察測力指標的轉動情況和繪圖紙上所描的曲線，以便及時而正確地讀出屈服載荷，並把它記錄下來，算出屈服極限
對於鑄鐵試件，緩慢而均勻地載入，同時使用自動繪圖裝置繪出p-曲線，直到試件破裂為止，記下破壞載荷，並算出強度極限：
6、結束工作
開啟回油間，將載荷卸掉，取下試件，使試驗機復原。
六實驗結果
七、預習及思考討論題
實驗二金屬材料拉伸試驗
拉伸實驗是測定材料力學效能的最基本最重要的實驗之一。由本實驗所測得的結果，可以說明材料在靜拉伸下的一些效能，諸如材料對載荷的抵抗能力的變化規律 材料的彈性 塑性 強度等重要機械效能，這些效能是工程上合理地選用材料和進行強度計算的重要依據。一 實驗目的要求 1.測定低碳鋼的流動極限 強度極限 延伸率 ...
金屬材料拉伸實驗
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...
金屬材料壓縮實驗
一 實驗目的 1.測定低碳鋼壓縮時的屈服強度s 2.測定鑄鐵壓縮時的抗壓強度b 3.觀察低碳鋼和鑄鐵在壓縮時的變形規律和破壞現象，並進行比較。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 壓縮試件一般加工成圓柱形。如圖2 4所示，...