低碳钢拉伸实验

   一、实验目的

    1．验证虎克定律，测定低碳钢的弹性模量E。

    2．测定低碳钢的屈服极限；强度极限；延伸率；截面收缩率。

    3．观察低碳钢拉伸过程中各个阶段的现象，绘制拉伸的应力应变曲线图。

    二、实验设备

    1．液压式万能材料试验机

    2．球铰式引伸仪

    3．游标卡尺

    三、试件

采用圆形截面试件，直径为10㎜。试件等截面的中段用于测量拉伸变形，其长度称为“原始标距” ，根据国标规定，取，即为100㎜，两端较粗部分是头部，为装入试验机夹头中承受拉力之用。如图2－1所示。

  四、实验原理

低碳钢属塑性材料，在做拉伸实验过程中，其P－曲线如图2－2所示，

大致可分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、局部变形阶段。

    1．弹性模量E的测定

    试件受到轴向拉力P的作用时，在比例极限内，应力和应变的关系符合虎克定律，弹性模量是应力和应变的比值，即 ：

             图2－2 

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低碳钢和灰口铸铁的拉伸、压缩实验

1 实验目的

⑴．观察低碳钢在拉伸时的各种现象,并测定低碳钢在拉伸时的屈服极限,强度极限,延伸率和断面收缩率。

⑵.观察铸铁在轴向拉伸时的各种现象。

⑶.观察低碳钢和铸铁在轴向压缩过程中的各种现象。

⑷.观察试样受力和变形两者间的相互关系,并注意观察材料的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象。测定该试样所代表材料的FS、Fb和等值。

⑸.对典型的塑性材料和脆性材料进行受力变形现象比较，对其强度指标和塑性指标进行比较。

⑹.学习、掌握电子万能试验机的使用方法及其工作原理。

2 仪器设备和量具

50KN电子万能试验机，单向引伸计，钢板尺，游标卡尺。

3 试件

   实验证明，试件尺寸和形状对实验结果有影响。为了便于比较各种材料的机械性能，国家标准中对试件的尺寸和形状有统一规定。根据国家标准，（GB6397-86），将金属拉伸比例试件的尺寸列表如下：

本实验的拉伸试件采用国家标准中规定的长比例试件(图2－1),实验段直径,标距。本实验的压缩试件采用国家标准（GB7314-87）中规定的圆柱形试件，（图2－2）。

4 实验原理和方法

（一）低碳钢的拉伸实验

在拉伸实验前，测定低碳钢试件的直径和标距。实验时，首先将试件安装在实验机的上、下夹头内，并在实验段的标记处安装引伸仪，以测量实验段的变形。然后开动实验机，缓慢加载，与实验机相联的微机会自动绘制出载荷-变形曲线（曲线，见图2－3）或应力-应变曲线（曲线，见图2－4），随着载荷的逐渐增大，材料呈现出不同的力学性能：

（1）弹性阶段（Ob段）

在拉伸的初始阶段，曲线（Oa段）为一直线，说明应力与应变成正比，即满足胡克定理，此阶段称为线形阶段。线性段的最高点称为材料的比例极限（），线性段的直线斜率即为材料的弹性摸量E。

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试验一金属材料的拉伸与压缩试验

1.1概  述

拉伸实验是材料力学实验中最重要的实验之一。任何一种材料受力后都要产生变形，变形到一定程度就可能发生断裂破坏。材料在受力——变形——断裂的这一破坏过程中，不仅有一定的变形能力，而且对变形和断裂有一定的抵抗能力，这些能力称为材料的力学机械性能。通过拉伸实验，可以确定材料的许多重要而又最基本的力学机械性能。例如：弹性模量E、比例极限R_p、上和下屈服强度R_eH和R_eL、强度极限R_m、延伸率A、收缩率Z。除此而外，通过拉伸实验的结果，往往还可以大致判定某种其它机械性能，如硬度等。

我们以两种材料——低碳钢，铸铁做拉伸试验，以便对于塑性材料和脆性材料的力学机械性能进行比较。

这个实验是研究材料在静载和常温条件下的拉断过程。利用电子万能材料试验机自动绘出的载荷——变形图，及试验前后试件的尺寸来确定其机械性能。

试件的形式和尺寸对实验的结果有很大影响，就是同一材料由于试件的计算长度不同，其延伸率变动的范围就很大。例如：

对45^#钢：当L₀＝10d₀时（L₀为试件计算长度，d₀为直径），延伸率A₁₀＝24~29%，当L₀＝5d₀时，A₅＝23~25%。

为了能够准确的比较材料的性质，对拉伸试件的尺寸有一定的标准规定。按国标GB/T228-20##、GB/P7314-1987的要求，拉伸试件一般采用下面两种形式：

图1.1

1.  10倍试件；

圆形截面时，L₀＝10d₀            矩形截面时，L₀＝11.3

2.  5倍试件

圆形截面时，L₀＝5d         矩形截面时, L₀＝5.65=

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低碳钢拉伸试验

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指导老师：    

一、试验目的

1、测定低碳钢在退火、正火和淬火三种不同热处理状态下的强度与塑性性能。

2、测定低碳钢的应变硬化指数和应变硬化系数。

二、试验要求

   按照相关国标标准（GB/T228-2002：金属材料室温拉伸试验方法）要求完成实验测量工作。

三、试验材料与试样

     本次试验的三个试样分别为经过退火、正火和淬火三种不同热处理的低碳钢试样。

       退火是指将金属或合金加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。其组织晶粒细小均匀，碳化物呈颗粒状，分布均匀。

      正火是指将钢件加热到上临界点(A_C3或A_cm)以上30—50℃或更高的温度，保温达到完全奥氏体化后，在空气中冷却的热处理工艺。其组织可能是珠光体、贝氏体、马氏体或它们的混合组织，它的晶粒和碳化物细小（比退火的晶粒更细小），分布均匀。退火可消除过共析钢的网状二次碳化物。

      淬火是指将钢件加热到奥氏体化温度并保持一定时间，然后以大于临界冷却速度冷却，以获得非扩散型转变组织，如马氏体、下贝氏体的热处理工艺。其组织可能为片状马氏体、板状马氏体、片状下贝氏体或它们的混合组织。其组织是细小的马氏体及少量残余奥氏体，不存在先共析铁素体。

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低碳钢和铸铁拉伸压缩实验报告

摘要：材料的力学性能也称为机械性质，是指材料在外力作用下表现的变形、破坏等方面的特性。它是由试验来测定的。工程上常用的材料品种很多，下面我们以低碳钢和铸铁为主要代表，分析材料拉伸和压缩时的力学性能。

关键字：低碳钢  铸铁  拉伸压缩实验  破坏机理  

                                                                                      一．拉伸实验

1.低碳钢拉伸实验

拉伸实验试件                                  低碳钢拉伸图

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低碳钢拉伸试验

一、试验目的

1． 测定低碳钢在退火、正火和淬火三种不同热处理状态下的强度与塑性性能；

2． 测定低碳钢的应变硬化指数和应变硬化系数。

二、试验原理

拉伸试验是评定金属材料性能的常用检测方法，可以测定试样的强度与塑性性能。

试验过程中用万能材料试验机拉伸试样，直至断裂；用游标卡尺量测试样的原始标距（L₀）、断后标距（L_u）、试样直径（d₀）以及试样断裂后缩颈处最小直径（d_u），并从计算机中读出最大拉伸力（P_m）和试样应变为0.2时对应的拉力（P_0.2）；之后根据计算公式对试验数据进行处理得出断后伸长率（A）、断面收缩率（Z）、抗拉强度（R_m）、非比例延伸强度（R_P0.2）等，最后进行误差分析。运用得出的数据，根据Hollomon公式以及线性拟合计算低碳钢的应变硬化指数n和应变硬化系数k。

低碳钢试样在拉伸试验中表现出较为典型的变形-抗力之间的关系，在“力-延伸曲线”中可以看到明显的四个阶段：

1.  弹性阶段：这一段试样发生完全弹性变形，当载荷完全卸除，试样恢复原样；

2.  屈服阶段：这一阶段试样明显增长，但载荷增量较小并出现上下波动，若略去这种载荷读数的微小波动，屈服阶段在“力-延伸曲线”上可以用水平线段表示；

3.  强化阶段：由于材料在塑性变形过程中发生加工硬化，这一阶段试样在继续伸长的过程中，抗力也不断增加，表现为曲线非比例上升；

4.  颈缩阶段和断裂：试样伸长到一定程度之后，载荷读数开始下降，此时可以看到在试样的某一部位的横截面面积显著收缩，出现颈缩现象，直到试样被拉断。

试验一般在室温10℃~30℃的温度范围内进行，若对温度有严格要求，则温度应控制在23℃±5℃范围内。

三、试验设备及材料

3.1 试验材料与试样

3.1.1 试验材料

表1  试验材料

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低碳钢、铸铁拉伸试验

一、实验目的

    本试验以低碳钢和铸铁为代表，了解塑性材料在简单拉伸时的机械性质。它是力学性能试验中最基本最常用的一个。一般工厂及工程建设单位都广泛利用该实验结果来检验材料的机械性能。试验提供的 E，R_eL，R_m，A和Z等指标，是评定材质和进行强度、刚度计算的重要依据。本试验具体要求为：

1.了解材料拉伸时力与变形的关系，观察试件破坏现象。

2．测定强度数据，如屈服点R_eL，抗拉强度R_m。

3．测定塑性材料的塑性指标：拉伸时的伸长率A，截面收缩率Z。

4．比较塑性材料与脆性材料在拉伸时的机械性质。

二、实验原理

进行拉伸试验时，外力必须通过试样轴线,以确保材料处于单向应力状态。一般试验机都设有自动绘图装置，用以记录试样的拉伸图即F-ΔL曲线，形象地体现了材料变形特点以及各阶段受力和变形的关系。但是F-ΔL曲线的定量关系不仅取决于材质而且受试样几何尺寸的影响。因此，拉伸图往往用名义应力、应变曲线(即R-ε曲线)来表示：

             ——试样的名义应力

             ——试样的名义应变

S₀和L₀分别代表初始条件下的面积和标距。R-ε曲线与F-ΔL曲线相似，但消除了几何尺寸的影响。因此，能代表材料的属性。单向拉伸条件下的一些材料的机械性能指标就是在R-ε曲线上定义的。如果试验能提供一条精确的拉伸图，那么单向拉伸条件下的主要力学性能指标就可精确地测定。

不同性质的材料拉伸过程也不同，其R-ε曲线会存在很大差异。低碳钢和铸铁是性质截然不同的两种典型材料，它们的拉伸曲线在工程材料中十分典型，掌握它们的拉伸过程和破坏特点有助于正确、合理地认识和选用材料。

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