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

 

图1拉伸试件

     金属拉伸实验是测定金属材料力学性能的一个最基本的实验，是了解材料力学性能最全面，最方便的实验。本试验主要是测定低碳钢和铸铁在轴向静载拉伸过程中的力学性能。在试验过程中，利用实验机的自动绘图装置可绘出低碳钢的拉伸图（如图2所示）和铸铁的拉伸图。由于试件在开始受力时，其两端的夹紧部分在试验机的夹头内有一定的滑动，故绘出的拉伸图最初一段是曲线。

图2 试件拉伸图

对于低碳钢，在确定屈服载荷P_S时，必须注意观察试件屈服时测力度盘上主动针的转动情况，国际规定主动针停止转动时的恒定载荷或第一次回转的最小载荷值为屈服载荷P_S，故材料的屈服极限为 
    试件拉伸达到最大载荷之前，在标距范围内的变形是均匀的。从最大载荷开始，试件产生颈缩，截面迅速变细，载荷也随之减小。因此，测测力度盘上主动针开始回转，而从动针则停留在最大载荷的刻度上，给我们指示出最大载荷，则材料的强度极限为:
    试件断列后，将试件的断口对齐，测量出断裂后的标距l₁和断口处的直径d₁ ，则材料的延伸率δ和截面收缩率Ψ分别为:×100%   ×100%_××

式中，l₀ , A₀分别为试验前的标距和横截面面积； l₁ , A₁分别为试验后的标距和断口处的横截面面积。
    如果断口不在试件距中部的三分之一区段内，则应按国家标准规定采用断口移中法来计算试件拉断后的标距l₁ 。其具体方法是：试验前先在试件的标距内，用刻线器刻划等间距的标点或圆周11个，即将标距长度分为10等份。试验后将拉断的试件断口对齐，如图3—3所示，以断口O为起点，在长段上取基本等于短段的格数得B点．当长段所余格数为偶数时，如图３―３（a）所示，则取所余格数的一半得C点，于是l₁＝AB+2BC
    若长段所余格数为奇数时，如图３（b）所示，可在长段上取所余格数减１之半得C点，再取所余格数加１之半得C₁点，于是l₁＝AB＋BC＋BC₁

图3 a）;b）

    当断口非常接近试件两端部，而与其端部的距离等于或小于直径的两倍时，需重作试验．
    四、试验方法和步骤
    1.试件准备
    先用游标卡尺测量试件中间等直杆两端及中间这三个横截面处的直径：在每一横截面内沿互相垂直方向各测量一次并取平均值。用所测得的三个平均值中最小的值作为试件的初始直径d₀，并按d₀计算试件的初始横截面面积A₀。
    再根据试件的初始直径d₀ 计算试件的标距l₀，并用游标卡尺在试件中部等直杆段内量取试件标距l₀，用刻线器将标距长度分为十等份。
    2.试验机准备
    熟悉万能试验机的操作规程，估计拉伸试验所需的最大载荷P_b，并根据P_b值选定试验机的测力度盘（P_b值在测力度盘40% -80%范围内较宜）。调整测力指针对准零点，并使从动针与之靠拢，同时调整好自动绘图装置。
    3.试件安装
    先将试件安装在试验机的夹头内，再移动下夹头到适当位置，并把试件下端夹紧。
    4.检查及试机
    请教师检查以上准备情况。经教师许可后开动试验机，加少量载荷（勿使应力超过比例极限），检查试验机和绘图装置工作是否正常，然后卸载。
    5.进行试验
    开动试验机以慢速均匀加载，注意观察测力指针的转动、自动绘图情况及试件在拉伸过程中的各种现象。
    当测力指针不动或倒退时，说明材料开始屈服，测力指针停止转动时的恒定值或第一次回转的最小值即屈服载荷P_s。当测力指针和从动指针再次分离时，试件开始颈缩，直至最后被拉断。测力指针回到零点，而从动指针则指示出最大载荷P_b  。
    关闭试验机，取下试件。将断裂的试件对齐并尽量靠紧，用游标卡尺测量断裂后标距段的长度l₁及断口处直径d₁。
    6.结束试验
    从试验机上取下已绘好的拉伸曲线图纸，并请教师检查试验记录。
    清理试验现场，将试验机及有关工具复原。
    7.注意事项
   （1）参看液压式万能材料试验机的注意事项。
   （2）试件安装必须正确，防止试件偏斜`夹入部分过短等现象。
   （3）试验时听见异常声音或发生任何故障，应立即停车，并马上报告试验指导教师。
    五、试验结果处理
    整理试验数据，按要求填写试验报告并写出结论。
    铸铁拉伸试验步骤与低碳钢拉伸试验步骤相同，只记录最大载荷并绘出拉伸曲线。

拉伸试验报告

班级            姓名             学号               
试验日期                        成绩                

    一、试验目的
    二、试验设备和仪器
    三、试验数据记录和处理
    1．试验前试件尺寸

    2 ．试验数据

    3 ．数据处理
   （1）计算屈服极限和强度极限

    （2）计算低碳钢延伸率δ和断面收缩率Ψ

     

     
   （3）绘制P—△l曲线和试件断口形状简图

第二篇：金属拉伸试验标准试样尺寸