拉伸实验报告

实验报告（一）

实验名称：

金属静态拉伸破坏实验

实验目的：

1、测定低碳钢的屈服极限S σ、强度极限b σ、延伸率δ、截面收缩率ψ。

2、测定铸铁的抗拉强度极限b σ。

3、观察低碳钢和铸铁在拉伸过程中表现的现象，绘出外力和变形间的关系曲线（L F ∆-曲线）。

4、分析和比较低碳钢和铸铁的拉伸力学性能和破坏特征。 实验设备和仪器：

材料试验机、游标卡尺、试样划线器等。

拉伸试件：

金属材料拉伸实验常用的试件形状如图所示。图中工作段长度l 称为标距，试件的拉伸变形量一般由这一段的变形来测定，两端较粗部分是为了便于装入试验机的夹头内。

为了使实验测得的结果可以互相比较，试件必须按国家标准做成

标准试件，即d

l10

=。

=或d

l5

对于一般板的材料拉伸实验，也应按国家标准做成矩形截面试件。其截面面积和试件标距关系为A

.5

=，A为标距段

l65

l3.

=或A

11

内的截面积。

实验原理：

1、低碳钢

低碳钢的拉伸图全面而具体的反映了整个变形过程。观察自动绘图机绘出的拉伸图。

图1-2

从图中可以看出，当载荷增加到A点时，拉伸图上OA段是直线，表明此阶段内载荷与试件的变形成比例关系，即符合虎克定律的弹性变形范围。当载荷增加到B'点时，L

-曲线变成锯齿状，这时变形

F∆

增加很快，载荷在小幅度内波动很慢；这说明材料产生了流动（或者叫屈服）与B'点相应的应力叫上流动极限（屈服高限），与B相应的应力叫下流动极限（屈服低限），因下流动极限比较稳定，所以材料的流动极限一般规定按下流动极限取值。以B点相对应的载荷值

F除

S

以试件的原始截面积A 即得到低碳钢的流动极限S σ，

A

F S

S =σ流动阶段后，试件要承受更大的外力，才能继续发生变形若要使塑性变形加大，必须增加载荷，如图形中C 点至D 点这一段为强化阶段。当载荷达到最大值b F （D 点）时，试件的塑性变形集中在某一截面处的小段内，此段发生截面收缩，即出现“颈缩”现象（局部变形）。此时记下最大载荷值b F ，用b F 除以试件的原始截面积A ，就得到低碳钢的强度极限A F /b b =σ。在试件发生“颈缩”后，由于截面积的减小，载荷迅速下降，到E 点试件断裂，其断口形貌成杯锥状。试样拉断后，弹性变形立即消失，而塑性变形则保留在拉断的试样上。

关闭机器，取下拉断的试件，将断裂的试件紧对到一起，用游标卡尺测量出断裂后试件标距间的长度1l ，按下式可计算出低碳钢的延伸率δ

%1001⨯-=

l

l

l δ。 将断裂的试件的断口紧对在一起，用游标卡尺量出断口（细颈）处的直径1d ，计算出面积1A ；按下式可计算出低碳钢的截面收缩率ψ，

%1001

⨯-=

A

A A ψ 2、铸铁

从铸铁的拉伸图可以看出，在整个拉伸过程中变形很小，无屈服、颈缩现象，拉伸图无直线段。曲线快达到最大拉力b F ，试样突然发生断裂，其断 口是平齐粗糙的，是一种典型的脆性破坏断口。其抗拉强度远小于低碳钢的抗拉强度。

图1-3

实验步骤：

1、低碳钢的拉伸实验：

1）、试件的准备：在试件中段取标距d l 10=或d l 5=在标距两端用划线器刻线作为标志，用游标卡尺在试件标距范围内测量中间和两端三处直径d （在每处的两个互相垂直的方向各测一次取其平均值）取最小值作为计算试件横截面面积用。

2

）、试验机的准备：首先了解材料试验机的基本构操作方法，学习试验机的操作规程。根据低碳钢的强度极限b σ及试件的横截面积，初步估计拉伸试件所需最大载荷（40KN ），将试件夹装在夹头内。并调整好自动绘图装置。经指导老师老师检查后方可开始实验。

图1-4

3）、进行实验：试件夹紧后，给试件缓慢均匀加载（加载速度：2mm/min ）。对于低碳钢拉伸实验，要注意观察拉伸过程的四个阶段中的各种现象。并记下屈服荷载值，最大荷载值。对于铸铁试样，只需测定其最大荷载。

4）、对于拉断后的低碳钢试样，要分别测量断裂后的标距和颈缩处的最小直径。

2、铸铁的拉伸实验：

1）、试件的准备：用游标卡尺在试件标距范围内测量中间和两端三处直径d 取最小值计算试件截面面积，根据铸铁的强度极限b σ，估计拉伸试件的最大载荷。

2）、试验机的准备：与低碳钢拉伸实验相同

3）、进行实验：开动机器，缓慢均匀加载直到断裂为止。记录最大载荷b F ，观察自动绘图装置上的曲线，如图1-3所示。将最大载荷值b F 除以试件的原始截面积A ，就得到铸铁的强度极限b σA F /b b =σ。因为铸铁为脆性材料在变形很小的情况下就会断裂，所以铸铁的延伸率和截面收缩率很小，很难测出。

实验结果及数据处理：

（一）拉伸实验原始数据记录

（二）低碳钢和铸铁的拉伸实验实报