金属拉伸试验

    一 、实验目的
    1.观察低碳钢和铸铁在拉伸过程中的各种现象（包括屈服，强化和颈缩等现象），特别是外力和变形间的关系，并绘制拉伸图。
    2.测定低碳钢的屈服极限σ_s，强度极限σ_b，延伸率δ和截面收缩率ψ。
    3.测定铸铁的强度极限σ_b。
    4.观察断口，比较低碳钢和铸铁两种材料的拉伸性能和破坏特点。
    二 、实验设备和仪器
    1.万能材料实验机
    2.游标卡尺
    三、实验原理
    为了便于比较实验结果，按国家标准 GB228—76中的有关规定,实验材料要按上述标准做成比例试件,即
    圆形截面试件    l₀ =10d₀       (长试件)
                   l₀ =5 d₀       (短试件)
    矩形截面试件  l₀ =11.3   (长试件)
                  l₀ =5.65   (短试件)
    式中: l₀ --试件的初始计算长度(即试件的标距);
    --试件的初始截面面积;
    d₀ --试件在标距内的初始直径
    实验室里使用的金属拉伸试件通常制成标准圆形截面试件,如图1所示

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一、实验目的

1.测定低碳钢拉伸时的屈服极限、强度极限、伸长率δ和断面的收缩率ψ；测定铸铁的抗拉强度。

2.观察低碳钢拉伸时的屈服和颈缩现象，分析力与变形之间的关系，并绘制拉伸图。

3.对低碳钢和铸铁试样拉伸的断口进行分析。

二、实验仪器设备

1.万能试验机。

2.游标卡尺。

3.试样：按GB/228-87《金属拉伸试验方法》的规定制作拉伸试样，如图1-1

图1-1圆截面拉伸试样（l = 10d）

三、实验原理

低碳钢和铸铁拉伸时力学性能的测定

低碳钢拉伸过程中材料经历的四个阶段：

1、弹性阶段，拉伸图是一条直线。

2、屈服阶段，拉伸图成锯齿状。电脑屏幕上曲线会上下波动，软件会自动记录屈服载荷，进而可以计算出屈服极限。

3、强化阶段，屈服后，曲线又缓慢上升，这段曲线的最高点，拉力达到最大值——最大荷载P_b，即可计算出抗拉强度极限。

4、颈缩阶段，拉伸图上荷载迅速减小，曲线下滑，试样开始产生局部伸长和颈缩，直至试样在颈缩处断裂。

测量断裂后试样标距的长度和断口处的直径，可计算材料的伸长率和断面的收缩率。

铸铁拉伸过程没有屈服和颈缩现象，伸长率非常小，软件会自动记录最大载荷，进而可以计算出抗拉强度极限。

四、实验内容与步骤

（一）低碳钢的拉伸实验

1、准备试样。

2、测量试样的直径：并量出试样的标距，打上明显的标记。在标距中间和两端相互垂直的方向各量一次直径，取最小处的平均值来计算截面面积。

3、试验机准备：按试验机®计算机®打印机的顺序开机，开机后须预热十分钟才可使用。按照“软件使用手册”，运行配套软件。

4、夹持试样。

5、开始实验：按运行命令按钮，按照软件设定的方案进行实验。

6、记录数据：试样断裂后，取下试样，观察分析断口形貌和塑性变形能力，填写实验数据和计算结果。

（二）铸铁拉伸实验

1、准备试样（除不确定标距外其余同低碳钢）。

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材料的拉伸压缩实验

一、实验目的

1.      观察试件受力和变形之间的相互关系；

2.      观察低碳钢在拉伸过程中表现出的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象；观察铸铁在压缩时的破坏现象。

3.      测定拉伸时低碳钢的强度指标（s_s、s_b）和塑性指标（d、y）；测定压缩时铸铁的强度极限s_b。

4.      学习、掌握电子万能试验机的使用方法及工作原理。

二、实验设备

1.      微机控制电子万能试验机；

2.      游标卡尺。

三、实验材料

拉伸实验所用试件（材料：低碳钢）如图1所示，压缩实验所用试件（材料：铸铁）如图2所示：

 

图1  拉伸试件                          图2  压缩试件

四、实验原理

1、拉伸实验

低碳钢试件拉伸过程中，通过力传感器和位移传感器进行数据采集，A/D转换和处理，并输入计算机，得到F-Dl曲线，即低碳钢拉伸曲线，见图3。

对于低碳钢材料，由图3曲线中发现OA直线，说明F正比于Dl，此阶段称为弹性阶段。屈服阶段（B-C）常呈锯齿形，表示载荷基本不变，变形增加很快，材料失去抵抗变形能力，这时产生两个屈服点。其中，B¢点为上屈服点，它受变形大小和试件等因素影响；B点为下屈服点。下屈服点比较稳定，所以工程上均以下屈服点对应的载荷作为屈服载荷。测定屈服载荷Fs时，必须缓慢而均匀地加载，并应用s_s=F_s/ A₀（A₀为试件变形前的横截面积）计算屈服极限。

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金属材料室温拉伸实验报告

1、低碳钢

当拉力较小时，试样伸长量与力成正比增加，保持直线关系，拉力超过FP后拉伸曲线将由直变曲。保持直线关系的最大拉力就是材料比例极限的力值FP 。

在FP的上方附近有一点是Fc，若拉力小于Fc而卸载时，卸载后试样立刻恢复原状，若拉力大于Fc后再卸载，则试件只能部分恢复，保留的残余变形即为塑性变形，因而Fc是代表材料弹性极限的力值。

当拉力增加到一定程度时，试验机的示力指针（主动针）开始摆动或停止不动，拉伸图上出现锯齿状或平台，这说明此时试样所受的拉力几乎不变但变形却在继续，这种现象称为材料的屈服。低碳钢的屈服阶段常呈锯齿状，其上屈服点B′受变形速度及试样形式等因素的影响较大，而下屈服点B则比较稳定（因此工程上常以其下屈服点B所对应的力值FeL作为材料屈服时的力值）。确定屈服力值时，必须注意观察读数表盘上测力指针的转动情况，读取测力度盘指针首次回转前指示的最大力FeH（上屈服荷载）和不计初瞬时效应时屈服阶段中的最小力FeL（下屈服荷载）或首次停止转动指示的恒定力FeL（下屈服荷载），将其分别除以试样的原始横截面积（S0）便可得到上屈服强度ReH和下屈服强度ReL。

即

ReH= FeH/S0 ReL = FeL/S0

屈服阶段过后，虽然变形仍继续增大，但力值也随之增加，拉伸曲线又继续上升，这说明材料又恢复了抵抗变形的能力，这种现象称为材料的强化。在强化阶段内，试样的变形主要是塑性变形，比弹性阶段内试样的变形大得多，在达到最大力Fm之前，试样标距范围内的变形是均匀的，拉伸曲线是一段平缓上升的曲线，这时可明显地看到整个试样的横向尺寸在缩小。此最大力Fm为材料的抗拉强度力值，由公式Rm=Fm/S0 即可得到材料的抗拉强度Rm。

如果在材料的强化阶段内卸载后再加载，直到试样拉断，则所得到的曲线如图2－3所示。卸载时曲线并不沿原拉伸曲线卸回，而是沿近乎平行于弹性阶段的直线卸回，这说明卸载前试样中除了有塑性变形外，还有一部分弹性变形；卸载后再继续加载，曲线几乎沿卸载路径变化，然后继续强化变形，就像没有卸载一样，这种现象称为材料的冷作硬化。显然，冷作硬化提高了材料的比例极限和屈服极限，但材料的塑性却相应降低。

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岳阳筑盛阀门管道有限责任公司理化检测中心

试  验  报  告

（对来样而言）

试样名称：  三通 20^#                                 报告日期：   20##年06月01日              

试样状态：                                          炉 批 号：                 

用于何处：                                          报告编号：    ZHJ12-06-006         

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材料的拉伸压缩实验

一、实验目的

1.      观察试件受力和变形之间的相互关系；

2.      观察低碳钢在拉伸过程中表现出的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象；观察铸铁在压缩时的破坏现象。

3.      测定拉伸时低碳钢的强度指标（s_s、s_b）和塑性指标（d、y）；测定压缩时铸铁的强度极限s_b。

4.      学习、掌握电子万能试验机的使用方法及工作原理。

二、实验设备

1.      微机控制电子万能试验机；

2.      游标卡尺。

三、实验材料

拉伸实验所用试件（材料：低碳钢）如图1所示，压缩实验所用试件（材料：铸铁）如图2所示：

 

图1  拉伸试件                          图2  压缩试件

四、实验原理

1、拉伸实验

低碳钢试件拉伸过程中，通过力传感器和位移传感器进行数据采集，A/D转换和处理，并输入计算机，得到F-Dl曲线，即低碳钢拉伸曲线，见图3。

对于低碳钢材料，由图3曲线中发现OA直线，说明F正比于Dl，此阶段称为弹性阶段。屈服阶段（B-C）常呈锯齿形，表示载荷基本不变，变形增加很快，材料失去抵抗变形能力，这时产生两个屈服点。其中，B¢点为上屈服点，它受变形大小和试件等因素影响；B点为下屈服点。下屈服点比较稳定，所以工程上均以下屈服点对应的载荷作为屈服载荷。测定屈服载荷Fs时，必须缓慢而均匀地加载，并应用s_s=F_s/ A₀（A₀为试件变形前的横截面积）计算屈服极限。

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西安交通大学实验报告

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课程：       高分子物理                       实 验 日 期 ：       年   月   日

专业班号                   组别                    交报告日期 ：     年   月   日

姓    名                学号                 报 告 退 发 ：  （订正、重做）

同 组 者                                       教师审批签字：

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