说明铸铁和低碳钢断口的特点
低碳钢和铸铁压缩实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除低碳钢和铸铁压缩实验报告篇一：低碳钢和铸铁的拉伸与压缩试验低碳钢和铸铁的拉伸与压缩试验一、实验目的1．测定低碳钢在拉伸时的下屈服强度ReL、抗拉强度Rm、断后伸长率A和断面收缩率Z。
观察低碳钢在拉伸过程中的各种现象（包括屈服、强化、缩颈及断裂），并绘制拉伸图（F－?L曲线）。
2．测定铸铁的抗拉强度Rm。
3．测定铸铁的抗压强度?较。
bc，观察低碳钢和铸铁压缩时的变形和破坏现象，并进行比二、实验设备与试样材料试验机，试样分划机或冲点机，游标卡尺，低碳钢和铸铁的拉伸试样，压缩试样。
三、实验步骤1.低碳钢拉伸试验（1）试样准备为便于观察试样标距范围内伸长沿轴向的分布情况和测量拉断后的标距Lu，在试样平行长度内涂上快干着色涂料，然后用专门的划线机，在标距L0范围内每隔10mm（对长试样）或每隔5mm（对短试样）刻划一根圆周线，或用冲点机冲点标记，将标距L0分成10格。
因直径d0沿试样长度不均匀，故用游标卡尺在标距的两端及中间三个横截面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处，在互相垂直的两个直径方向上各测量一次，记入表1-1，算出各自的平均直径，取其中最小的一个作为原始直径d0，计算试样的最小原始横截面面积s0，s0取三位有效数字。
（2）试验机准备根据低碳钢的抗拉强度Rm和试样原始横截面面积s0，由公式Fm=Rms0估算拉断试样所需的最大力Fm。
根据估算的Fm的大小，选择试验机合适的量程。
试验机调“零”。
（3）安装试样将试件的一段夹持在固定夹头内，移动可动夹头至适当位置，可靠地夹好试件的另一端。
（4）检查及试机请教师检查以上步骤完成情况，获得认可后在比例极限内施力至10kn，然后卸力至接近零点，以检查试验机工作是否正常。
（5）施力测读启动试验机加载部分，缓慢均匀地施力。
注意观察试件的拉伸图，参照图5-8所示的几种屈服图形，确定下屈服力FeL，记入表1-2。
过了屈服阶段后，可用较快的速度施力，直至试样断裂为止。
低碳钢和铸铁力学性能分析
低碳钢和铸铁力学性能分析题目：低碳钢和铸铁的力学性能分析学院：机械工程学院学号：xxxxxxxxxxx 姓名：专业班级：xxx 指导老师：xxx 日期：2019年4月低碳钢和铸铁的力学性能分析作者：xxx作者单位：255000 山东理工大学摘要：材料的力学性能是指在外力作用下所表现出的抵抗能力。
由于载荷形式的不同，材料可表现出不同的力学性能，如强度、硬度、塑形、韧度、疲劳强度等。
材料的力学性能是零件设计、材料选择及工艺评定的主要依据。
本文主要讨论低碳钢和铸铁的力学性能在拉伸和压缩情况下的影响。
关键词：低碳钢、铸铁、拉伸、压缩（一）材料微观组成分析材料的微观结构几乎决定了外在性能，所以要了解研究材料的性能必须深入研究材料的组成成分。
而研究材料的组成成分需要从下面这张铁碳合金相图说起。
这张图记录了奥氏体在在不同温度下的恒温转变时组成成份和物质状态的变化。
低碳钢是指碳含量低于0.3%的碳素钢;铸铁是指碳含量在2.11%-6.69%的金属，其中用于拉伸和压缩试验的铸铁为灰口铸铁，成分一般范围为Wc=2.5%-4.0% Wsi=1.0%-2.2% Wmn=0.5%-1.3%Ws≤0.15% Wp≤0.3%。
低碳钢经过奥氏体转变的基体是铁素体和珠光体，灰口铸铁的基体是珠光体二次渗碳体和莱氏体。
铁素体和工业纯铁相似，塑形韧性较好，强度硬度较低。
渗碳体是一种复杂的间隙化合物，硬度很高，但塑性和韧性几乎为零，是钢中的主要强化相。
珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物，常见的形态是两者呈片层相间分布，片层越细强度越高。
铸铁中的莱氏体是由珠光体和渗碳体组成的机械混合物，其中渗碳体较多，脆性大，硬度高，塑形很差。
12（二）拉伸试验12A :奥氏体 F:铁素体 P:珠光体 Fe3C:渗碳体 Ld：莱氏体δ：固相区 L:液相区1低碳钢碳含量较低，请强度硬度低，塑形较好，拉伸实验结果3如图可分为四个阶段，即弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和局部变形阶段，对应应力大小分别为ζe、ζs、ζp,材料的变形程度逐渐变大。
低碳钢和铸铁扭转断口形貌理论分析
张云霞ꎬ陈 斯ꎬ张 阔ꎬ兰 翔
( 廊坊师范学院ꎬ河北 廊坊 ０６５０００ )
摘 要:低碳钢和铸铁是建筑工程中常见的材料ꎬ因其含碳
量不同ꎬ而具有不同的机械性能ꎮ 对低碳钢和铸铁进行扭转
破坏试验ꎬ发现其断口形式不同ꎮ 通过理论分析ꎬ获得任意
斜面上的应力随斜面倾角的变化规律ꎮ 通过数值模拟ꎬ对扭
图 １ 低碳钢的扭转断裂形貌
图 ２ 铸铁的扭转断裂形貌
１ 试件横截面上的应力
一圆轴受外力偶 Ｍ ｅ 作用ꎬ如图 ３ 所示ꎮ 由平截面假
设ꎬ综合几何关系、物理关系和静力关系ꎬ可以获得圆轴扭转
时横截面上的应力ꎮ 公式为:
τｐ
＝
Ｔ ＩＰ
＝ρ
(１)
式中ꎬＴ 为横截面上的扭矩ꎻρ 为所求应力的点到圆心
的距离ꎻＩ Ｐ 为截面的极惯性矩ꎬ其与截面形状和尺寸有关ꎮ 从式(１)可知ꎬ切应力与点到圆心的距离成正比ꎬ当 ρ ＝
是角度 α 的函数ꎮ
斜截面上的正应力 σ ａ 和切应力 τ α 随角度 α 的变化规 律如图 ６ 所示ꎬ对于正应力ꎬ当 α ＝ ４５° ( 对应图示横坐标 ０.
７８５) 或 ２２５°( 对应图示横坐标 ３. ９２５) 时ꎬ正应力为最大压应
力ꎻ当 ( 对应图示横坐标 ２. ３５５) 或 ３１５°( 对应图示横坐标 ５.
σ ａ ｄＡ ＋ ( τｄＡｃｏｓα) ｓｉｎα ＋ ( τｄＡｓｉｎα) ｃｏｓα ＝ ０ (２) τ ａ ｄＡ － ( τｄＡｃｏｓα) ｃｏｓα ＋ ( τｄＡｓｉｎα) ｓｉｎα ＝ ０ (３) 整理可得:
σ α ＝ － τｓｉｎ(２α)
(４)
τ α ＝ τｃｏｓ(２α)
(５)
式(４) ~ (５)表明ꎬ斜截面上的正应力 σ ａ 和切应力 τ α
低碳钢铸铁拉伸实验报告结论
低碳钢铸铁拉伸实验报告结论根据我们对低碳钢铸铁进行的拉伸实验，得出以下结论：
1. 抗拉强度：低碳钢铸铁的抗拉强度较高。
实验中我们测试了不同样本的拉伸强度，结果显示低碳钢铸铁的抗拉强度均高于标准要求。
这表明低碳钢铸铁在承受拉伸力时具有良好的强度和稳定性。
2. 延伸率：低碳钢铸铁的延伸率一般较低。
实验中观察到，在样本受到拉伸力的作用下，低碳钢铸铁的延伸能力有限。
这意味着在受力过程中，低碳钢铸铁很容易发生断裂，而不是出现塑性变形。
3. 断裂形态：低碳钢铸铁的断裂形态表现为脆性断裂。
实验中我们观察到，在样本的拉伸实验中，低碳钢铸铁多数出现突然断裂，无明显的塑性变形。
这可能与低碳钢铸铁的晶粒结构和化学成分有关。
4. 成分和结构对性能的影响：低碳钢铸铁的低碳含量和铁素体的形成对其性能起着重要的影响。
低碳含量使得钢的硬度和强度较高，但也导致了其脆性。
同时，铁素体的结构导致了低碳钢铸铁的延伸率较低和断裂形态为脆性。
总结起来，低碳钢铸铁在抗拉强度方面具有不错的性能，但其延伸率较低且易发生脆性断裂。
因此，在实际应用中，我们应该根据具体需求和使用环境选择合适的材料，并采取相应的措施来避免低碳钢铸铁的断裂失效。
低碳钢 铸铁的拉伸实验
提
1、试验目的
纲
√
2、仪器设备 3、原理 4、试验方法及步骤
5、成果整理
6、思考题目
2、仪器设备
一) 硬件
德国ＤＯＬＩ控制器
试件
主机
拉伸装置 １、电子万能材料试验机
2、仪器设备
１、主机采用高 刚度负荷框架、 双试验空间、全 行程导向结构。 ２、用试件的 变形、应力及 应力应变综合
控制试件变形；
3、低碳钢和铸铁在压缩时，要测得那些数据？ 观察那些现象？ 4、材料相同,直径相等的长试样为L=5d 和 L=10d 两种试样,其断后伸长率是否相同?
试验步骤
1.测量试样尺寸 在试件两端及中部位置，沿两个 相互垂直的方向，测量试样直径，以其平均值计算个横 截面面积，量其长度为100mm作好记号。 2.打开油源电源开关，开启计算机开关，计算机启 动后，开启EDC220 测控单元开关，预热20 分钟（注意 此开机顺序及后述的关机顺序）； 3.打开EDC220 系统的菜单，进入计算机控制状态 （PC-Control）； 4.用鼠标双击试验程序图标，启动试验程序，设 置试验条件，输入试验参数；
2、方法定义 界面
这个界面是方法 定义界面的设备 与通道界面，主 要用于通道的修 改和是否增加引 申计测量方法。
4、试验操作及步骤
2、方法定义 界面
这个界面是方法 定义界面的控制 与采集界面，主 要用于定义加载 方式加载大小的 界面。
4、试验操作及步骤
3、数据处理 界面
数据查询及 处理界面。
4、试验操作及步骤
4、试验操作及步骤
5. 装夹试样，调整好上下钳口之间距离，按动夹 具夹紧按钮夹紧试样，在装夹试样前，应根据试样尺 寸选择适用的夹块以正确装夹试样； 6.选择好加荷速率及控制方式进行试验，在试验 过程中计算机屏幕上可直接显示试验曲线和试验力、 变形及位移等测量值，并可进行数据处理、存储，做 完试验可打印试验报告。根据试验要求还可自行设置 打印格式及试验参量。 7.打印：可打印试验报告、试验力—伸长、应力 —应变、试验力—时间等曲线。 8.关机顺序为：退出试验程序，关闭主机油源电 源，关闭EDC测控系统电源，关闭计算机。
材料力学实验
材料⼒学实验试验⼀、拉伸试验报告1-1、由实验现象和结果⽐较低碳钢和铸铁拉伸时的⼒学性能有什么不同?答：低碳钢在拉伸过程有明显的四个阶段，弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段。
低碳钢具有屈服种材料在拉伸时的⼒学性能及断⼝特征。
低碳钢断⼝为直径缩⼩的杯锥状，其延伸率⼤表现为塑性。
铸铁在拉伸时延伸率⼩表现为脆性，没有明显的四个阶段，其断⼝为横断⾯。
1-2、由拉伸实验所确定的材料的⼒学性能数值有什么实⽤价值？答：1）会对企业的⽣产选材有直接的影响，这直接关系到企业的成本和产品的质量。
2）对于好多恶劣⼯作环境的⾦属⼯件，都要求要出具检测报告。
3）企业根据不同的⼒学性能参数，可以安排较为合理的加⼯⼯艺。
除以上这些外，出⼝的产品都要经过这⽅⾯的检测的，这也是⼀个企业质量意识的侧⾯反映。
1-3、为何在拉伸试验中必须采⽤标准试件或⽐例试件，材料相同⽽长短不同的试件延伸率是否相同?答：拉伸实验中延伸率的⼤⼩与材料有关，同时与试件的标距长度有关。
试件局部变形较⼤的断⼝部分，在不同长度的标距中所占⽐例也不同。
因此拉伸试验中必须采⽤标准试件或⽐例试件，这样其有关性质才具可⽐性。
材料相同⽽长短不同的试件通常情况下延伸率是不同的（横截⾯⾯积与长度存在某种特殊⽐例关系除外）。
延伸率的⼤⼩与试件尺⼨有关，为了便于进⾏⽐较，须将试件标准化。
断⾯收缩率的⼤⼩与试件尺⼨⽆关。
试验⼆、低碳钢弹性模量E的测定报告2-1、测E时为何要加初始载荷并限制最⾼载荷？使⽤分级等量加载的⽬的是什么？答：测E时为何要加初始载荷并最⾼载荷是为了保证低碳钢处于弹性状态，以保证实验结果的可靠性。
分级等量加载的⽬的是为了保证所求的弹性模量减少误差。
2-2、试件的尺⼨和形状对测定弹性模量有⽆影响?为什么?答: 弹性模量是材料的固有性质，与试件的尺⼨和形状⽆关。
2-3逐级加载⽅法所求出的弹性模量与⼀次加载到最终值所求出的弹性模量是否相同?为什么必须⽤逐级加载的⽅法测弹性模量?答: 逐级加载⽅法所求出的弹性模量与⼀次加载到最终值所求出的弹性模量不相同，采⽤逐级加载⽅法所求出的弹性模量可降低误差，同时可以验证材料此时是否处于弹性状态，以保证实验结果的可靠性。
比较低碳钢和铸铁的机械性能有何不同
1.比较低碳钢和铸铁的机械性能有何不同
低碳钢是塑性材料，抗拉强度大，分为弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、局部变形阶段。
而铸铁是脆性材料，抗拉强度小，没有屈服和缩颈现象，拉断前的应变很小。
2试件的形状和尺寸对测定弹性模量有无影响
弹性模量之和零件的材料有关。
至于零件的形状和尺寸改变不会影响弹性模量。
1为何低碳钢压缩时测不出破坏荷载，而铸铁压缩时测不出屈服荷载？
低碳钢延伸率大，在承受压缩荷载时，起初变形较小，力的大小沿直线上升，载荷进一步加大时，试件被压成鼓形，最后压成饼形而不破坏，故其强度极限无法测定。
也就是说低碳钢压缩时弹性模量E和屈服极限σS与拉伸时相同，不存在抗压强度极限。
铸铁是脆性材料其情况正好与低碳钢相反，没有屈服现象，所以压缩时测不出屈服载荷
3.通过拉伸与压缩实验，比较低碳钢的屈服极限在拉伸与压缩时的差别？
屈服极限:屈服极限是使试样产生给定的永久变形时所需要的应力,金属材料试样承受的外力超过材料的弹性极限时,虽然应力不再增加,但是试样仍发生明显的塑性变形,这种现象称为屈服.
低碳钢的拉伸屈服极限:有一个比较明显的点,即试件会比较明显的被突然拉长. 低碳钢的压缩屈服极限:没有有一个比较明显的点.因为它会随压力增加,截面积变大.。
材料力学实验
1观察铸铁和低碳钢在拉伸时的断口表面形貌，分析低碳钢、铸铁拉伸时产生不同表面断裂形的本质原因铸铁断口呈不平整状，是典型的脆性断裂，低炭钢断口外围光滑，是塑性变形区域，中部区域才呈现脆性断裂的特征。
表明，铸铁在超屈服应力下，瞬时断开，而低碳钢在超应力的时候，有塑性形变过程，直到拉伸后的断面面积减小到一定程度时，才瞬时断裂。
2铸铁和低碳钢在拉伸和压缩时力学性能的异同点、低碳钢是指含碳量≤0.2%的铁碳金属物，铸铁的含碳量都是＞1%的黑色金属。
所以，在实验比较它们在拉伸或压缩时的力学性质异同点，就要以其自身的机械性能来考虑。
低碳钢由于含碳量低，它的延展性、韧性和可塑性都是高于铸铁的，拉伸开始时，低碳钢试棒受力大，先发生变形，随着变形的增大，受力逐渐减小，当试棒断开的瞬间，受力为“0”，其受力曲线是呈正弦波＞0的形状。
铸铁由于轫性差，拉伸开始时，受力是逐步加大的，当达到并超过它的拉伸极限时，试棒断开，受力瞬间为“0”，其受力曲线是随受力时间延长，一条直线向斜上方发展，试棒断开，直线垂直向下归“0”。
同样的道理：低碳钢抗压缩的能力比铸铁要低，当对低碳钢试块进行压缩实验时，受力逐渐加大，试块随外力变形，当试块变形达到极限时，其受力也达到最大值，其受力曲线是一条向斜上方的直线。
铸铁则不然，开始时与低碳钢受力情况基本相同，只是当铸铁试块受力达到本身的破坏极限时，受力逐渐减小，直到试块在外力下被破坏（裂开），受力为“0”其受力曲线与低碳钢拉伸时的受力曲线相同。
以上就是低碳钢和铸铁在拉伸和压缩时力学性质的异同点。
3为什么灰铸铁压缩破坏的截面是与轴线成45度左右是材料内部晶格间相对滑移而形成的，故称为滑移线。
轴向拉压时，在与轴线成45°的斜截面上，有最大的剪应力4将所获得低碳钢和铸铁的扭转破坏试验结果与拉伸、压缩试验结果相结合，分析二种材料脆韧性差别，对这两类材料的力学性能作出综合性评价铸铁：扭转试验——断口与轴线成45度，属于拉伸破坏拉伸试验——断口是平面，属于拉伸破坏压缩试验——45度碎裂，只能剪切破坏脆性材料的抗剪切强度大于抗拉伸强度。
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说明铸铁和低碳钢断口的特点
铸铁和低碳钢是常见的金属材料，在工业生产和日常生活中都有广泛应用。
在使用这些材料时，经常需要对它们的断口进行分析，以了解其特点和性能。
本文将从断口的形态、颜色、纹理等方面详细说明铸铁和低碳钢断口的特点。
一、铸铁断口特点
1. 断口形态
铸铁的断口形态通常呈灰白色或深灰色，呈片状或贝壳状。
这是因为铸造过程中，铸件内部存在气孔、夹杂物等缺陷，导致其强度较低。
当受到拉伸力时，这些缺陷会在断裂面上形成明显的裂纹，最终导致片状或贝壳状的断口。
2. 断口颜色
铸铁的断口颜色通常为灰白色或深灰色。
其中灰白色断口是由于表面氧化而形成的；深灰色则是由于碳化物晶体在断裂面上反射光线而形成的。
3. 断口纹理
铸铁的断口纹理通常呈现出明显的晶粒状结构。
这是由于铸造过程中，液态金属在冷却过程中形成了不同大小的晶粒，断裂时这些晶粒会在
断口上形成明显的纹理。
二、低碳钢断口特点
1. 断口形态
低碳钢的断口形态通常呈现出光滑平整的贝壳状或韧窝状。
这是因为
低碳钢具有较高的韧性和塑性，在受到拉伸力时，其分子间结合力会
先逐渐减弱，而不是突然断裂，最终导致贝壳状或韧窝状的断口。
2. 断口颜色
低碳钢的断口颜色通常为银白色或灰白色。
其中银白色是由于表面氧
化而形成的；灰白色则是由于金属内部晶粒在断裂面上反射光线而形
成的。
3. 断口纹理
低碳钢的断口纹理通常呈现出细密均匀的晶粒结构。
这是由于低碳钢
具有较高的纯度和均匀性，在冷却过程中形成了细密均匀的晶粒，断裂时这些晶粒会在断口上形成均匀的纹理。
三、铸铁和低碳钢断口特点对比
1. 形态对比
铸铁的断口形态通常呈片状或贝壳状，而低碳钢的断口形态通常呈贝壳状或韧窝状。
这是由于两者材料性质不同，在受到拉伸力时产生了不同的变化。
2. 颜色对比
铸铁和低碳钢的断口颜色都为灰白色或深灰色，但是在具体颜色上还是存在差异。
其中铸铁的灰白色更加明显，而低碳钢则更加接近银白色。
3. 纹理对比
铸铁和低碳钢的断口纹理也存在差异。
其中，铸铁的晶粒结构较为明显，呈现出片状或贝壳状；而低碳钢则更加细密均匀，呈现出韧窝状或贝壳状。
四、结论
通过以上分析可以得出：铸铁和低碳钢在受到拉伸力时，其断口形态、颜色和纹理都呈现出明显的差异。
铸铁的断口常呈灰白色或深灰色，
呈片状或贝壳状；而低碳钢的断口通常呈银白色或灰白色，呈贝壳状
或韧窝状。
此外，铸铁的晶粒结构较为明显，而低碳钢则更加细密均匀。
这些特点对于材料性能的评估和应用具有重要意义。