低碳钢和灰口铸铁的拉伸压缩
低碳钢和铸铁拉伸和压缩试验
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 低碳钢拉伸图在拉伸实验中，随着载荷的逐渐增大，材料呈现出不同的力学性能：低碳钢拉伸应力-应变曲线（1）弹性阶段（Ob段）在拉伸的初始阶段，σ-ε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。
线性段的最高点则称为材料的比例极限（σp），线性段的直线斜率即为材料的弹性摸量E。
线性阶段后，σ-ε曲线不为直线（ab段），应力应变不再成正比，但若在整个弹性阶段卸载，应力应变曲线会沿原曲线返回，载荷卸到零时，变形也完全消失。
卸载后变形能完全消失的应力最大点称为材料的弹性极限（σe），一般对于钢等许多材料，其弹性极限与比例极限非常接近。
（2）屈服阶段（bc段）超过弹性阶段后，应力几乎不变，只是在某一微小范围内上下波动，而应变却急剧增长，这种现象成为屈服。
使材料发生屈服的应力称为屈服应力或屈服极限（σs）。
当材料屈服时，如果用砂纸将试件表面打磨，会发现试件表面呈现出与轴线成45°斜纹。
这是由于试件的45°斜截面上作用有最大切应力，这些斜纹是由于材料沿最大切应力作用面产生滑移所造成的，故称为滑移线。
（3）强化阶段（ce段）经过屈服阶段后，应力应变曲线呈现曲线上升趋势，这说明材料的抗变形能力又增强了，这种现象称为应变硬化。
若在此阶段卸载，则卸载过程的应力应变曲线为一条斜线（如d-d＇斜线），其斜率与比例阶段的直线段斜率大致相等。
当载荷卸载到零时，变形并未完全消失，应力减小至零时残留的应变称为塑性应变或残余应变，相应地应力减小至零时消失的应变称为弹性应变。
低碳钢和铸铁的压缩试验
（a ） （b ）图2-1FF sc△L（a ） （b ）图2-2F F bc△L§2 低碳钢和铸铁的压缩试验一、试验目的1．测定低碳钢的压缩屈服点和铸铁的抗压强度。
2．观察并分析两种材料在压缩过程中的各种现象。
二、设备和仪器1．电子万能试验机 2．游标卡尺三、试样低碳钢和铸铁等金属材料的压缩试样一般制成圆柱形，其公差、表面粗糙度、两端面的平行度和对试样轴线的垂直度在国标GB7314-87中有明确规定。
目前常用的压缩试验方法是两端平压法。
由于试样两端面不可能理想地平行，试验时必须使用球形承垫（见图2-1a ），试样应置于球形承垫中心，藉球形承垫自动调节实现轴向受载。
由于试样的上下两端与试验机承垫之间会产生很大的摩擦力，它们阻碍着试样上部及下部的横向变形，导致测得的抗压强度较实际偏高。
当试样的高度相对增加时，摩擦力对试样中部的影响就会相应变小，因此抗压强度与比值h o ／d o 有关，同时考虑稳定性因素，为此国家标准对试样高度h o 与直径d o 之比规定在1～3的范围内。
本次实验采用10×15的圆柱形试样。
四、试验原理试验时缓慢加载，试验机自动绘出压缩图（即F-Δl 曲线）。
低碳钢试样压缩图如图2-1b 所示。
试样开始变形时，服从虎克定律，呈直线上升，此后变形增长很快，材料屈服。
此时载荷暂时保持恒定或稍有减小，这暂时的恒定值或减小的最小值即为压缩屈服载荷F SC 。
有时屈服阶段出现多个波峰波谷，则取第一个波谷之后的最低载荷为压缩屈服载荷F SC 。
以后图形呈曲线上升，随着塑性变形的增长，试样横截面相应增大，增大了的截面又能承受更大的载荷。
试样愈压愈扁，甚至可以压成薄饼形状（如图2-1a 所示），而不破裂，所以测不出抗压强度。
铸铁试样压缩图如图2-2a 所示。
载荷达最大值F bc 后稍有下降，然后破裂，能听到沉闷的破裂声。
SC σbc σφ铸铁试样破裂后呈鼓形，并在与轴线大约成45°的面上破断，这主要是由切应力造成的。
低碳钢和灰口铸铁的拉伸,压缩实验
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
50KN电子万能试验机，单向引伸计，钢板尺，游标卡尺
3
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
（3）硬化阶段（ce段）
经过屈服阶段后，应力应变曲线呈现曲线上升趋势，这说明材料的抗变形能力又增强了，这种现象称 为应变硬化。
若在此阶段卸载，则卸载过程的应力应变曲线为一条斜线（如d d斜线），其斜率与比例阶段的直
线段斜率大致相等。当载荷卸载到零时，变形并未完全消失，应力减小至零时残留的应变称为塑性应变或 残余应变，相应地应力减小至零时消失的应变称为弹性应变。卸载完之后，立即再加载，则加载时的应力 应变关系基本上沿卸载时的直线变化。因此，如果将卸载后已有塑性变形的试样重新进行拉伸实验，其比 例极限或弹性极限将得到提高，这一现象称为冷作硬化。
I0100mm。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h/d02，
d015mm（图2—2）
(1)
在拉伸实验前，测定低碳钢试件的直径d°和标距l°。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
2 -4），随着载荷的逐渐增大，材料呈现岀不同的力学性能:
材料的弹性极限（e），一般对于钢等许多材料，其弹性极限与比例极限非常接近。
（2）屈服阶段（bc段）
超过弹性阶段后，应力几乎不变，只是在某一微小范围内上下波动，而应变却急剧增长，这种现象成
低碳钢、铸铁的拉伸和压缩实验
实验一：低碳钢、铸铁的拉伸和压缩实验一、实验目的1.测定低碳钢的屈服强度、抗拉强度、延伸率和断面收缩率。
2.测定铸铁的抗拉强度。
3.测定铸铁压缩时的抗压强度。
4.观察上述两种材料在拉伸过程中的各种现象，并绘制拉伸图。
5.分析比较低碳钢和铸铁的力学性能特点与试样破坏特征。
二、实验内容1.铸铁拉伸实验；2.铸铁压缩实验；3.低碳钢拉伸实验。
三、实验原理、方法和手段常温、静载下的轴向拉伸实验是材料力学试验中最基本、应用最广泛的试验。
通过拉伸试验，可以全面地测定材料的力学性能，如弹性、塑性、强度、断裂等力学性能指标。
这些性能指标对材料力学的分析计算、工程设计、选择材料和新材料开发都有及其重要的作用。
实验表明，工程中常用的塑性材料，其受压与受拉时所表现出的强度、刚度和塑性等力学性能是大致相同的。
但广泛使用的脆性材料，其抗压强度很高，抗拉强度却很低。
为便于合理选用工程材料，以及满足金属成型工艺的需要，测定材料受压时的力学性能是十分重要的。
因此，压缩实验同拉伸实验一样，也是测定材料在常温、静载、单向受力下的力学性能的最常用、最基本的实验之一。
依据国标GB/T 228－2002《金属室温拉伸实验方法》分别叙述如下：1.低碳钢试样。
在拉伸实验时，利用试验机的自动绘图器可绘出低碳钢的拉伸曲线，见图1-1所示的F—ΔL曲线。
图中最初阶段呈曲线，是由于试样头部在夹具内有滑动及试验机存在间隙等原因造成的。
分析时应将图中的直线段延长与横坐标相交于O点，作为其坐标原l图1-1点。
拉伸曲线形象的描绘出材料的变形特征及各阶段受力和变形间的关系，可由该图形的状态来判断材料弹性与塑性好坏、断裂时的韧性与脆性程度以及不同变形下的承载能力。
但同一种材料的拉伸曲线会因试样尺寸不同而各异。
为了使同一种材料不同尺寸试样的拉伸过程及其特性点便于比较，以消除试样几何尺寸的影响，可将拉伸曲线图的纵坐标（力P）除以试样原始横截面面积A,并将横坐标（伸长ΔL）除以试样的原始标距L0得到的曲线便与试样尺寸无关，此曲线称为应力－应变曲线，它与拉伸图曲线相似，也同样表征了材料力学性能。
低碳钢和灰口铸铁的拉伸压缩实验
低碳钢和灰口铸铁的拉伸压缩实验Last revision on 21 December 2020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s σ,强度极限b σ,延伸率10δ和断面收缩率ψ。
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F S 、F b 和l ∆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mm d 100=,标距mm l 1000=。
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2/0=d h ，mm d 150=（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0d 和标距0l 。
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（l F ∆-曲线，见图2－3）或应力-应变曲线（εσ-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：性段的直线斜率即为材料的弹性摸量E 。
线性阶段后，εσ-曲线不为直线（ab 段），应力应变不再成正比，但若在整个弹性阶段卸载，应力应变曲线会沿原曲线返回，载荷卸到零时，变形也完全消失。
铸铁低碳钢拉伸压缩试验
实验一：低碳钢和铸铁的拉伸实验班级：力学系姓名：孙承宏组别：第一组实验日期：2001.4.13 一．实验目的：1. 通过单轴拉伸试验，观察分析典型的塑性材料（低碳钢）和脆性材料（铸铁）的拉伸过程，观察断口，比较器机械性能。
）和塑性指标（延伸率δ和2.测定材料的强度指标（屈服极限σs，强度极限σb断面收缩率ψ）。
二．实验原理单轴拉伸实验在电子万能试验机上进行，在实验中，试验机上的载荷传感器和位移传感器分别将感受到的载荷和位移信号转变成电信号送入EDC控制器，信号经放大和模数转换后送入计算机，并将处理后的数据同步显示在屏幕上形成载荷-位移曲线。
三．实验设备：1.试验机型号和名称：WDW-100A型电子式万能材料试验机2.游标卡尺3.计算机，打印机四．实验数据的记录（1）实验数据的记录：a)试件的测量及分析拉伸试件：低碳钢：屈服极限σs=23859*4*3.14|0.01|0.01=3.09GPa，δ=（128.42-96.62）|96.92=32.9%断面收缩率ψ=（10.02*10.02-5.20*5.20）|20.02|10.02=70% 铸铁：强度极限σ=10163*4*3.14|0.00992|0.00992=1.29GPab六．低碳钢拉伸曲P-δl线图：铸铁拉伸P-δl曲线：实验二：低碳钢和铸铁的压缩实验班级：力学系姓名：孙承宏组别：第一组实验日期：2011.4.13 一．实验目的：1. 通过单轴压缩试验，观察并比较低碳钢和铸铁在压缩时变形与破坏现象。
2.测定低碳钢的屈服极限σs与铸铁的强度极限σb二．实验原理低碳钢：取圆柱形试件，在屈服之前，其应力应变曲线与拉伸时基本相同，随后横截面逐渐增大，试件最后被压成饼状而不破裂故只能测出Fs，由σs=Fs|Ao 得出材料受压时的屈服极限而得不出受压时的强度极限。
铸铁：去圆形试件，试件受力直至破坏，破坏面与试样轴线约成35-45度角，测出破坏时Fb，由σb=Fb|Ao得到铸铁强度极限。
拉压实验
O 10 20 e(%料和脆性材料力学性能比较
塑性材料
延伸率 δ > 5% 断裂前有很大塑性变形 抗压能力与抗拉能力相近 可承受冲击载荷，适合于 锻压和冷加工
脆性材料
延伸率 δ < 5% 断裂前变形很小 抗压能力远大于抗拉能力
适合于做基础构件或外壳
材料的塑性和脆性会因为制造方法工艺条件 的改变而改变
a
O
e
O1 O2 0.1 0.2
by
灰铸铁的 压缩曲线
a
bL
灰铸铁的 拉伸曲线
a = 45o~55o
剪应力引起断裂
O
e
其它塑性材料拉伸应力应变曲线
(MPa) 900 800 700 600 2 强铝 1 锰钢 A
0.2
S
500
400 300 200 100 0
3 退火球墨铸铁 4 低碳钢
拉伸压缩时材料的力学性能
由前面的讨论可知，杆件的应力与构件的几何形状 有关，而杆件的变形却与材料的性质有关。 因此，有必要研究材料的力学性能。这种研究可以 通过实验进行。
1、低碳钢和铸铁拉伸\压缩时的力学性能
在工程上使用最广泛，力学性能最典型
# 实验用试件
（1）材料类型： 低碳钢： 塑性材料的典型代表； 灰铸铁： 脆性材料的典型代表；
DL
O
Pb b A0
L L 1 0 延伸率： 100% L0
A0 A1 断面 100% 收缩率： A0
(MPa)
400
低碳钢压缩 应力应变曲线 E(b)
C(s上) (e) B 200 D(s下) A(p)
f1(f)
低碳钢拉伸 应力应变曲线
g
实验一低碳钢和铸铁的拉伸实验
第一部分基本实验实验一低碳钢和铸铁的拉伸实验一、实验目的：1、测定低碳钢在拉伸时屈服极限σs 、强度极限σb、延伸率δ和截面收缩率Ψ。
2、观察低碳钢拉伸过程中的各种现象（包括屈服、强化、颈缩等现象）,及拉伸图（P-ΔL曲线）。
3、测定铸铁拉伸时的强度极限σb。
4、比较低碳钢与铸铁抗拉性能的特点，并进行断口分析。
二、实验设备：1、万能材料实验机2、游标卡尺三、试件：由于试件的形状和尺寸对实验结果有一定的影响。
为了便于互相比较应按统一规定加工成标准试件。
试件加工须按《金属拉伸实验试样》（GB6397-86）的有关要求进行。
本实验的试件采用国家标准（GB6397-86）所规定的圆棒试件，尺寸为d=10mm，标距长度L=100mm，见图1-1。
为测定低碳钢的断后延伸率δ，须用刻线机在试样标距范围内刻划圆周线，将标距L分为等长的10格。
图1-1 圆形拉伸试件四、实验原理和方法拉伸实验是测定材料力学性能最基本的实验之一。
材料的力学性能如：屈服极限、强度极限、延伸率、截面收缩率等均是由拉伸破坏实验确定的。
1、低碳钢（1）力-伸长曲线的绘制：通过实验机绘图装置可自动绘成以轴向力P为纵坐标、试件伸长量ΔL为横坐标的力-伸长曲线（P-ΔL图），如图1-2所示。
低碳钢的力-伸长曲线是一种典型的形式，整个拉伸变形分四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段。
应当指出，绘图仪所绘出的拉伸变形ΔL是整个试件（不只是标距部分）的伸长，而且还包括机器本身的弹性变形和试件头部在夹头中的滑动等。
试件开始受力时，头部夹头中的滑动很大，故绘出的拉伸图最初一般是曲线。
图1-2 低碳钢拉伸图（2）屈服极限的测定：随着荷载的增加，变形也与荷载呈正比增加，P-ΔL图上为一直线，此即直线弹性段。
过了直线弹性段，尚有一极小的非直线弹性段。
弹性阶段包括直线弹性段和非直线弹性段。
当荷载增加到一定程度，测力指针往回偏转，继而缓慢的来回摆动，相应地在P-ΔL图上画出一段锯齿形曲线，此段即屈服阶段。
低碳钢、铸铁的拉伸试验
实验一：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，ReL，Rm，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ReL，抗拉强度Rm。
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、实验仪器与设备:①微机控制电液伺服万能试验机型号SHT5305 最大负荷300kN 1台②全数字闭环测控系统型号DCS-300 1台③电子引伸计 1个④游标卡尺0-150mm 最小刻度0.02mm⑤刻度尺 0-30cm 最小刻度0.5mm⑥橡皮筋 2条三、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：R=F/S0——试样的名义应力ε=∆ L/ L0——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。
低碳钢和灰口铸铁的拉伸,压缩实验
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s σ,强度极限b σ,延伸率10δ和断面收缩率ψ。
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F S 、F b 和l ∆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mm d 100=,标距mml 1000=。
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2/0=d h ，mm d 150=（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0d 和标距0l 。
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（l F ∆-曲线，见图2－3）或应力-应变曲线（εσ-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：图2－1 拉伸试件图2－2 压缩试件（1）弹性阶段（Ob 段）在拉伸的初始阶段，εσ-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（P σ），线性段的直线斜率即为材料的弹性摸量E 。
低碳钢和铸铁拉伸和压缩试验
低碳钢和铸铁拉伸和压缩试验低碳钢和铸铁是两种具有不同力学性能的材料，在拉伸和压缩试验中表现出明显的差异。
下面是这两种材料的拉伸和压缩试验的详细介绍。
1.低碳钢低碳钢是一种塑性材料，因此在拉伸试验中，低碳钢的应力-应变曲线呈现出明显的塑性变形阶段。
在弹性阶段，应力与应变成正比，低碳钢的弹性模量约为200-250GPa。
当应力超过弹性极限后，低碳钢进入塑性变形阶段，变形量逐渐增大，但应力增长速度减缓。
在塑性阶段后期，低碳钢发生颈缩现象，局部截面面积减小，应力集中，最终导致试样断裂。
在压缩试验中，低碳钢的应力-应变曲线与拉伸试验类似，但在压缩情况下，不会出现颈缩现象。
由于低碳钢具有较好的塑性，因此其抗压强度高于抗拉强度。
2.铸铁铸铁是一种脆性材料，因此在拉伸试验中，铸铁的应力-应变曲线呈现出明显的脆性断裂特征。
铸铁的弹性模量约为150-200GPa，略低于低碳钢。
在拉伸过程中，铸铁的变形量很小，并且应力增长速度迅速下降。
当应力达到一定值后，铸铁突然断裂，断口呈脆性断裂特征。
在压缩试验中，铸铁的应力-应变曲线也呈现出明显的脆性断裂特征。
铸铁在压缩情况下具有较高的抗压强度，但与低碳钢相比仍然较低。
综上所述，低碳钢和铸铁在拉伸和压缩试验中的表现具有明显的差异。
低碳钢具有较好的塑性和较高的抗拉强度，而铸铁则呈现出脆性断裂特征和较低的抗压强度。
这些差异使得这两种材料在不同的应用场景中有各自的优势和局限性。
在实际工程应用中，应根据具体受力情况和使用要求来选择合适的材料。
例如，对于需要承受较大拉力的结构部件，应选择低碳钢等塑性材料；而对于一些需要承受较大压力且对脆性断裂不敏感的结构部件，铸铁等脆性材料可能更为合适。
此外，对于材料的加工和制造工艺也需要考虑，以充分发挥材料的力学性能并降低成本。
为了获得更准确的结果，实际测试中需要注意以下几点：（1）测试前应对材料进行充分的预处理，以消除材料内部的缺陷和应力；（2）测试过程中应保证试样的尺寸和形状符合标准要求，以确保结果的准确性；（3）在测试过程中应使用合适的加载设备和测试仪器，以确保测试结果的可靠性；（4）测试后应对结果进行分析和处理，以得出材料的力学性能参数和结论。
试验二低碳钢和铸铁的拉伸压缩试验4页
试验二低碳钢和铸铁的拉伸压缩试验4页实验目的：
1.了解低碳钢和铸铁的拉伸性能；
2.了解低碳钢与铸铁的压缩性能；
3.对两种材料的力学性能进行对比分析。
实验设备：
1.拉伸试验机
2.压缩试验机
3.电子称
4.卡尺
5.钢尺
实验样品：
1.低碳钢试样
2.铸铁试样
实验原理：
1.拉伸试验：在拉伸试验中，均采用统一的标准试验方法：用拉伸试验机逐步地把试样拉长，以测量载荷及伸长量，并由此计算出应力-应变曲线、弹性模量、屈服强度、极限强度和伸长率等指标，来评价材料的力学性能。
2.压缩试验：在压缩试验中，将材料试样放入试验机内，在垂直于试样轴线的方向施加应力，测得载荷和应变，从而得到应力-应变曲线、弹性模量、屈服强度等力学性能指标。
实验步骤：
1.准备低碳钢和铸铁试样。
2.在拉伸试验机上安装低碳钢试样，进行拉伸试验。
首先调整试验机行程、速度，使其符合试验标准，然后开始实验，记录试验数据。
3.在压缩试验机上安装铸铁试样，进行压缩试验。
同样地，要先调整试验机行程和速度，再开始实验，记录试验数据。
4.对试验得到的数据进行处理，得到应力-应变曲线、弹性模量、屈服强度等力学性能指标，并对低碳钢和铸铁进行对比分析。
实验结果：
从实验数据中得出，低碳钢的极限强度大于铸铁，屈服强度也略高于铸铁；而铸铁的伸长率明显高于低碳钢。
在压缩试验中，低碳钢的屈服应力远高于铸铁，说明低碳钢的抗压强度更高；但铸铁的弹性模量较低，表现出较好的塑性。
结论：
1.低碳钢的力学性能略优于铸铁；
2.铸铁的伸长率表现出较好的塑性，但抗压能力相对较弱。
低碳钢、铸铁的拉伸和压缩实验
低碳钢、铸铁的拉伸和压缩实验一、实验目的（1）观察分析低碳钢的拉伸过程和铸铁的拉伸、压缩过程，比较其力学性能。
（2）测定低碳钢材料的、、、；测定铸铁材料的和。
（3）了解万能材料试验机的结构原理，能正确独立操作使用。
二、实验设备及工具（1）液压摆式万能材料试验机。
（2）x—y记录仪。
（3）游标卡尺。
（4）拉伸和压缩试件。
三、拉伸和压缩试件为了便于比较各种材料在拉伸和压缩时的力学性能，拉伸试件按国标GB/T6397—1986制作，压缩试件按国标GB/T7314-1987制作。
实1-1图圆形拉伸试件实1-2图圆形压缩试件四、实验步骤(1)试件准备在低碳钢试件上划出长度为L的标距线，并把L分成n等份（一般10等份）。
对于拉伸试件，在标距的两端及中部三个位置上，沿两个相互垂直方向测量直径，以其平均值计算各横截面面积，再取三者中的最小值为试件的A。
对于压缩试件，以试件中间截面相互垂直方向直径的平均值计算A。
(2)试验机准备对于液压试验机，根据试件的材料和尺寸选择合适的示力盘和相应的摆锤。
对于电子拉力试验机，要选择合适的量程和加载速度。
标定记录仪的x轴（一般为变形ΔL）和y 轴（一般为拉力F）。
(3)安装试件(4)正式实验控制液压机的进油阀或电子拉力试验机的升降开关缓慢加载。
实验过程中，注意记录FS 值。
屈服阶段后，打开峰值保持开关，以便自动记录Fb值。
(5)关机取试件试件破坏后，立即关机。
取下试件，量取有关尺寸。
观察断口形貌。
五、实验处理以表格的形式处理实验结果。
根据记录的原始数据，计算出低碳钢的、、和，铸铁的抗拉强度和抗压强度。
金属材料拉压实验
低碳钢压缩曲线
低碳钢的压缩实验与拉伸
试验一样也有明显的弹性变形 阶段和屈服阶段，不同之处在 于进入强化阶段后，由于压缩 实验试件产生变形与试验机的 接触面积在不断的增加，其承 受的压力也可以无限增加，只 到超出试验机工作能力。
开动实验机并缓慢匀速加载。因低碳钢压缩试样较短，屈 服不明显，要特别注意进油平稳，以防油压波动，干扰屈服点测读。 屈服结束，继续加载，使试样明显变形成鼓状，即可关机停止实验。
（6）铸铁压缩实验准备工作及实验方法与低碳钢压缩实验基本相同，但 测定的是抗压强度Rmc。安装试样时，要用一个防护罩围套住试样， 以防脆性的铸铁破裂时迸出伤人。
剧地增加，而荷载读数却在很小的范围内波动。
（3）强化阶段（4）颈缩阶段 过了屈服阶段（B点），力又开始继续增
加，曲线亦趋上升，从曲线中看到随着荷载增 加，曲线斜率逐渐减小，直到C点，达到峰值， 该点为抗拉极限荷载，即试样能承受的最大荷 载。
（4）颈缩阶段 此阶段在试样某一段内的横截面面积显著
地收缩，随着颈缩处的截面面积急剧减小削弱，
（7）关机，回油下降工作平台，取下试样。
低碳钢拉伸试件标定
四、实验结果处理
1.根据低碳钢拉伸时下屈服强度对应的荷载和最大荷载计算低碳钢拉 伸时的屈服强度和抗拉强度。
2. 根据铸铁拉伸时最大荷载计算铸铁拉伸时的抗拉强度。 3根据低碳钢压缩时屈服强度对应的荷载计算低碳钢压缩时的下屈服强
度。 4.根据铸铁压缩时最大荷载计算抗压强度 。 5．计算低碳钢的断后伸长率A 注意测量的试样拉断后标距内的伸长量Lu 是将试样断裂的两段对齐并
故而低碳钢的压缩实验只需
要记录屈服时的压力值即可。
碳钢与铸铁的拉伸、压缩实验
碳钢与铸铁的拉伸、压缩实验一、目的1、测定碳钢在拉伸时的屈服极限σS ，强度极限σb ，延伸率δ和断面收缩率Ψ，测定铸铁拉伸时的强度极限σb 。
2、观察碳钢、铸铁在拉伸过程中的变形规律及破坏现象，并进行比较，使用绘图装置绘制拉伸图（P-ΔL 曲线）。
3、测定压缩时低碳钢的屈服极限σS 。
和铸铁的强度极限σb 。
4、观察低碳钢和铸铁压缩时的变形和破坏现象，并进行比较。
5、掌握电子万能试验机的原理及操作方法6、了解液压万能试验机的工作原理及操作方法。
二、设备微机控制电子万能材料试验机、液压式万能材料试验机、游标卡尺。
三、拉伸试祥1. 为使各种材料机械性质的数值能互相比较，避免试件的尺寸和形状对试验结果的影响，对试件的尺寸形状GB6397-86作了统一规定，如图2-3所示：图2-3用于测量拉伸变形的试件中段长度（标距L 0）与试件直径d 。
必零满足L 0／d 0=10或5，其延伸率分别记做和δ10和δ52、压缩试样：低碳钢和铸铁等金属材料的压缩试件一般做成很短的圆柱形，避免压弯，一般规定试件高度h 直径d 的比值在下列范围之内：1≤dh ≤3 为了保证试件承受轴向压力，加工时应使试件两个端面尽可能平行，并与试件轴线垂直，为了减少两端面与试验机承垫之间的摩擦力，试件两端面应进行磨削加工，使其光滑。
四、实验原理图2-4为试验机绘出的碳钢拉伸P-△L 曲线图，拉伸变形ΔL 是整个试件的伸长，并且包括机器本身的弹性变形和试件头部在夹头中的滑动，故绘出的曲线图最初一段是曲线，流动阶段上限B ‘受变形速度和试件形式影响，下屈服点B 则比较稳定，工程上均以B 点对应的载荷作为材料屈服时的载荷P S ，以试样的初始横截面积A0除PS ，即得屈服极限： 图2-4A Ps S =σ （2.1） 屈服阶段过后，进入强化阶段，试样又恢复了承载能力，载荷到达最大值P b ，时，试样某一局部的截面明显缩小，出现“颈缩”现象，这时示力盘的从动针停留在P b 不动，主动针则迅速倒退表明载荷迅速下降，试样即将被拉断。
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制 作 人 ：熊 莉
•
材料在外力作用下所呈现的有关强 度和变形方面的特性，称为材料的力学 性能，材料的力学性能都要通过试验来 测定。拉伸压缩实验是测定材料在静载 荷作用下机械性能的最基本和最重要的 实验之一。这不仅因为拉压实验简便易 行，易于分析，且测试技术较为成熟。 更重要的是，工程设计中所选用材料的 强度、塑性和弹性模量等机械性能指标， 大多是以拉压实验为主要依据。
A
强度极限 塑性指标：延伸率
pb σ = b A
δ=
L1 L 100 0 0 L
断面收缩率
d2 d2 1000 0 2 d
由于发生颈缩现象，低碳钢拉伸试件的破坏形状为杯口状
二、灰口铸铁的拉伸实验
实验前，测量试件的直径d 由于铸铁是脆性材料，一拉就断，试验过程中不存在屈 服、颈缩现象，而且铸铁抗压不抗拉，其最大荷载很小。
实验目的
1.学习使用电子万能试验机
2.观察试件在拉伸、压缩过程中受力和变形 的相互关系 3.测定材料的强度指标和塑性指标 4.观察试件破坏后的形状
仪器设备
WDW3100微机控制电子万能试验机
电 子 万 能 试 验 机
实验原理
本实验的实验原理分四部分:
一.低碳钢的拉伸实验原理
二、灰口铸铁的拉伸，在承受拉力达最大以前， 试件发生的变形在各处基本上是均匀的， 但在达到最大拉力后，变形主要集中于 试件的某一局部区域，在该区域处横截 面积急剧缩小，直至断裂，这种现象就 叫颈缩现象。颈缩现象是材料内部晶格 剪切滑移的表现。
当试件断裂后，测量试件断口处的最小直径 d1 和标距 L1 根据所测的实验数据，计算低碳钢的强度指标和塑性 指标： P 强度指标：屈服极限 σ S = S
•
强化阶段
• 过了屈服阶段后，材料因发生明显的塑性 变形，其内部晶体组织结构重新得到了排列调 整，其抵抗变形的能力有所增强，随着拉力的 增加，伸长变形也随之增加。在该阶段中，随 着塑性变形量累积增大，促使材料的力学性能 也发生变化，即材料的塑性变形性能劣化，抵 抗变形能力提高，这种特征称为冷作硬化。在 工程上常利用冷作硬化来提高钢筋和钢缆绳等 构件在线弹性范围内所承受的最大载荷，但此 工艺同时降低了材料的塑性性能。这种冷作硬 化性质，只有经过退火处理才能消失。 • 在强化阶段，我们要记录最大荷载 Pb
P σS= S A
由于是塑性材料,低碳钢压缩后的形状为鼓形
四、灰口铸铁的压缩实验
实验前，测量试件的直径d 铸铁抗压不抗拉，其最大压力荷载会比较大。
记录下其最大荷载
计算其压缩时 强度极限:
pb σ = b A
Pb
由于是剪切破坏,铸铁压缩时的破坏形状为45 斜截面
0
实验步骤
1、将试件装卡在万能试验机的夹头上。
• 拉伸初始阶段为弹性阶段，在此阶 段若卸载，试件的伸长变形即可消 失，力与变形成正比关系，为一直 线。其直线的斜率就是低碳钢材料 的弹性模量E。
屈服阶段
• 继续增加荷载，试件继续变形，但力却不再增 加，而是出现一段比较平坦的波浪线，若试件 表面加工光滑，可看到45度倾斜的滑移线，这 表示试件在承受的拉力不继续增加或稍微减小 的情况下却继续伸长达到塑性变形发生，这种 现象称为材料的屈服。其对应的应力称为屈服 应力（屈服强度），屈服强度表示材料抵抗永 久变形的能力。 在屈服阶段，我们要记录试件的下屈服力Ps， 屈服力分上屈服力和下屈服力，由于上屈服强 度受实验速度、试件变形率和试件形式等因素 影响不够稳定，所以我们采用下屈服强度作为 材料的屈服强度，故记录下屈服力。
2、打开计算机，开始拉压程序。
3、按照程序提示，一步一步进行操作。
4、观察实验过程中的力学现象。 5、将实验结果打印出来。 6、分析试件的断口形状。
思 考 题
1、试比较低碳钢和铸铁在拉伸时的力学性能。 2、压缩时为什么必须将试件对准试验机压头的 中心位置，如没对中会产生什么影响？ 3、说明低碳钢和铸铁断口的特点。 4、低碳钢和铸铁在拉伸、压缩时，各要测得哪 些数据？观察哪些现象？
三、低碳钢的压缩实验原理 四、灰口铸铁的压缩实验原理
一.低碳钢的拉伸实验
实验前，用游标卡尺测量试件的直径d，标距L。（这里已 知标距为100mm） 低碳钢的拉伸过程分为四个阶段： 弹性阶段 屈服阶段 强化阶段 颈缩阶段
在屈服阶段，我们要记录试件的屈服荷载Ps
在强化阶段，我们要记录最大荷载 Pb
弹性阶段
记录下铸铁断裂时 的最大荷载 P b 计算其拉伸时 强度极限:
σ =
b
pb A
由于脆性材料一拉就断,其断口形状为平断
三、低碳钢的压缩实验
实验前，测量试件的直径d 低碳钢发生屈服后，随着压力荷载的增大，其承载面积 会越来越大，当 P与A成正比时，低碳钢就永远不会破坏。 所以，它的曲线呈现上凹趋势。 记录下屈服荷载 PS 计算其屈服极限: