低碳钢拉伸试样断口形状分析
铸铁和低碳钢拉伸断口形状
铸铁和低碳钢拉伸断口形状1. 引言1.1 铸铁与低碳钢的基本介绍铸铁是一种以铁为主要合金元素，通常含有2-4%的碳和其他元素（如硅、锰、磷等）的合金材料。
它具有良好的铸造性能和耐磨性，广泛用于制造机床床身、汽车零部件、建筑结构等领域。
铸铁根据不同的碳含量和合金元素含量可分为灰铸铁、球墨铸铁等不同种类。
低碳钢是一种碳含量较低的钢铁材料，通常碳含量在0.04-0.30%之间。
它具有良好的可塑性、焊接性和加工性，广泛用于制造汽车零部件、管道、结构件等领域。
低碳钢的强度和硬度一般较低，但具有良好的延展性和韧性。
铸铁和低碳钢作为常见的金属材料，在工程领域有着广泛的应用。
它们的特性和性能在很大程度上决定了材料在使用过程中的表现。
对于铸铁和低碳钢的拉伸断口形状的研究，不仅可以帮助我们更好地了解材料的力学性能，还可以指导工程实践中的材料选择和设计。
在本文中，我们将探讨铸铁和低碳钢的拉伸断口形状特点，比较它们之间的异同，并讨论影响铸铁和低碳钢拉伸断口形状的因素以及工程实践中的应用。
1.2 拉伸断口形状的重要性拉伸断口形状是材料在受力作用下破裂时的外观特征，是反映材料加工性能、组织性能和力学性能的重要指标之一。
通过观察和分析材料的拉伸断口形状，可以了解材料的断裂方式、脆性或韧性，从而评价材料的强度、韧性以及其在工程应用中的适用性。
拉伸断口形状的分析可以帮助工程师和研究人员了解材料的性能特点，选择最适合的材料用于特定的工程应用。
不同的断口形状代表了材料的不同性能特点，例如粗糙的断口表明材料存在缺陷或者含有夹杂物，而平坦的断口则表明材料具有较好的韧性和强度。
对铸铁和低碳钢的拉伸断口形状进行分析对于评价材料的性能、优化材料的组织结构以及改进材料的加工工艺具有重要意义。
只有深入了解拉伸断口形状的特点和影响因素，才能更好地提高材料的质量和性能，推动材料科学领域的发展。
2. 正文2.1 铸铁的拉伸断口形状特点1. 针状断口：铸铁在拉伸过程中通常会形成细小的针状断口，这是由于铸铁中的碳微粒在应力作用下发生断裂而形成的。
金属拉伸试样的断口分析
金属拉伸试样的断口分析金属拉伸试样是材料科学和工程领域中常用的实验方法之一，用于研究材料的力学性能和物理性质。
在拉伸过程中，试样会发生变形、裂纹和断裂等行为，而断口分析对于理解这些行为具有重要意义。
本文将从断口形态分析和特征分析两个方面，阐述金属拉伸试样断口的形态变化规律及其对材料性能的影响，同时探讨断口的预测与分析方法。
断口形态分析金属拉伸试样的断口形态通常可以分为韧性断裂和脆性断裂两种。
韧性断裂是指材料在拉伸过程中，首先发生均匀变形，随后在局部区域逐渐出现微裂纹，最终形成较大裂纹并导致断裂。
脆性断裂则是指在拉伸过程中，材料突然脆断，无明显的塑性变形和裂纹。
影响断口形态的因素包括拉伸率、应力和位错运动等。
在韧性断裂中，断口的形态通常为杯锥状断口，其形成与材料的韧性有关。
韧性好的材料在拉伸过程中能够承受较大的变形量，因此断口呈现出更为平整的形态。
脆性断裂的断口则通常为无杯锥状断口，呈现出较为尖锐的形态特征。
断口特征分析金属拉伸试样断口的特征可以通过观察和分析断口的形貌、结构和组成等方面来确定。
常见的断口特征包括尖角、波状、鱼脊等。
这些特征的形成与材料的力学性能和物理性质密切相关。
尖角断口通常出现在试样拉伸的起点处，主要是由于应力集中和局部变形导致的。
波状断口则通常出现在试样拉伸的中段，其形成与材料的韧性有关，往往是因微裂纹扩展和合并的结果。
鱼脊断口则出现在试样断裂的终点处，通常是因局部区域材料失稳和颈缩导致的。
断口预测与分析基于金属拉伸试样断口的形态、特征和原因，我们可以预测和分析材料的力学性能和物理性质。
例如，通过观察断口的形貌和组成，可以了解材料的断裂方式和机制，进而对其强度、韧性和耐腐蚀性等性能进行评估。
同时，通过对断口特征的分析，可以为材料的成分、结构和工艺等方面优化提供依据。
断口分析在金属拉伸试样中具有重要意义，通过对断口形态和特征的观察和分析，可以深入了解材料的力学性能和物理性质。
在实际应用中，断口分析可以为材料的研发、生产和应用提供重要参考依据，对于提高材料的综合性能和拓展其应用领域具有重要作用。
低碳钢试件拉伸和扭转实验,变形特点,断裂方式
低碳钢试件拉伸和扭转实验,变形特点,断裂方式低碳钢试件拉伸和扭转实验是材料力学中常见的实验之一，通过这两种实验可以研究低碳钢的力学性能，如强度、塑性、韧性等。
下面分别介绍低碳钢试件在拉伸和扭转实验中的变形特点和断裂方式。
一、低碳钢试件拉伸实验1. 变形特点：(1)弹性阶段：在拉伸力的作用下，低碳钢试件会发生弹性变形，即当外力去除后，试件能够恢复到原来的形状和大小。
这个阶段的特点是应力与应变成正比，符合胡克定律。
(2)屈服阶段：当拉伸力达到一定值时，低碳钢试件会出现塑性变形，即试件的形状和大小不再完全恢复。
这个阶段的特点是应力与应变不再成正比，但仍然保持线性关系。
(3)强化阶段：随着拉伸力的继续增加，低碳钢试件的塑性变形逐渐增大，直至达到最大值。
这个阶段的特点是应力与应变的关系呈非线性，且应力不断增加。
(4)断裂阶段：当拉伸力超过低碳钢的抗拉强度时，试件会发生断裂。
断裂方式通常为正断或斜断。
2. 断裂方式：(1)正断：低碳钢试件在拉伸过程中，沿着最大切应力的方向发生断裂。
这种断裂方式通常发生在试件的中部，断裂面垂直于拉力方向。
(2)斜断：低碳钢试件在拉伸过程中，沿着最大切应力的方向发生断裂。
这种断裂方式通常发生在试件的端部，断裂面与拉力方向呈一定角度。
二、低碳钢试件扭转实验1. 变形特点：(1)弹性阶段：在扭转力的作用下，低碳钢试件会发生弹性变形，即当外力去除后，试件能够恢复到原来的形状和大小。
这个阶段的特点是扭矩与扭转角成正比，符合胡克定律。
(2)屈服阶段：当扭转力达到一定值时，低碳钢试件会出现塑性变形，即试件的形状和大小不再完全恢复。
这个阶段的特点是扭矩与扭转角不再成正比，但仍然保持线性关系。
(3)强化阶段：随着扭转力的继续增加，低碳钢试件的塑性变形逐渐增大，直至达到最大值。
这个阶段的特点是扭矩与扭转角的关系呈非线性，且扭矩不断增加。
(4)断裂阶段：当扭转力超过低碳钢的抗扭强度时，试件会发生断裂。
实验报告-拉伸试验
金属材料的拉伸试验
实验日期实验地点报告成绩
实验者班组编号环境条件℃、%RH 一、实验目的：
二、使用仪器设备：
三、实验原理：
四、实验数据记录：
表一、试样原始尺寸测量
表二、试验数据记录单位：kN
表三、试样断后尺寸测量
实验指导教师（签名）：
五、数据处理：
1、相关数据计算：
2、试样断裂后断口形状示意简图：
低碳钢试样断口形状铸铁试样断口形状
σ
0 ε
低碳钢的σ－ε曲线
σ
0 ε
铸铁的σ－ε曲线
3、试样拉伸曲线简图：
六、思考题：
1、什么叫比例试样？它应满足什么条件？国家为什么要对试样的形状、尺寸、公差和表面粗糙度等做出相应的规定？
2、参考试验机自动绘图仪绘出的拉伸图，分析从试样加力至断裂的过程可分为哪几个阶段？相应于每一阶段的拉伸曲线各有什么特点？
*3、为什么不顾试样断口的明显缩小，仍以原始横截面面积S o计算低碳钢的强度极限R m呢？
4、有材料和直径均相同的长试样和短试样各一个，用它们测得的伸长率、断面收缩率、下屈服点和抗拉强度是否基本相同？为什么？
5、低碳钢试样拉伸断裂时的载荷比最大载荷F m小，按公式R=F/S o计算，断裂时的应力比R m小。
为什么应力减小后试样反而断裂？
*6、铸铁试样拉伸试验中，断口为何是横截面？又为何大多在根部？
7、对于低碳钢材料的拉伸试验，当其断口不在标距长度中部三分之一区段内时，为什么要采用断口移中法测量断后标距？
*8、由拉伸试验测定的材料机械性能在工程上有何使用价值？
批阅报告教师（签名）：
七、问题讨论：。
低碳钢试件拉伸和扭转实验,变形特点,断裂方式
低碳钢试件拉伸和扭转实验,变形特点,断裂方式
低碳钢试件在拉伸实验中的变形特点包括：
1. 初始阶段：试件在拉伸负荷作用下开始逐渐变形，拉伸应变逐渐增加。
2. 屈服阶段：试件在达到一定应变程度后，材料开始发生塑性变形，弹性变形不可恢复，应力开始下降。
3. 强化阶段：试件持续受到拉伸负荷时，材料继续发生塑性变形，应力逐渐增加。
4. 断裂阶段：试件最终承受不住拉伸负荷导致断裂，应力突然下降至零。
低碳钢试件在扭转实验中的变形特点包括：
1. 初始阶段：试件在扭转负荷作用下开始逐渐变形，并出现屈服，应变逐渐增加。
2. 应力逐渐增加阶段：试件继续受到扭转负荷时，塑性变形逐渐增加，应力逐渐增加。
3. 最大应力阶段：试件达到最大应力时，扭转应变进一步增加。
4. 断裂阶段：试件最终承受不住扭转负荷导致断裂。
低碳钢试件在拉伸和扭转实验中的断裂方式往往是韧窝断裂。
韧窝断裂是一种塑性断裂方式，表现为试件发生单质断裂，断裂面较粗糙，呈现出破碎的韧窝纹理。
这是因为低碳钢具有较好的延展性和韧性，在受到外力的作用下，试件发生逐渐增大的塑性变形，最后承受不住负荷导致断裂。
低碳钢和铸铁的拉伸实验
实验一 低碳钢和铸铁的拉伸实验一、实验目的要求１．测定低碳钢的流动极限S σ、强度极限b σ、延伸率δ、截面收缩率ψ和铸铁的强度极限b σ。
２．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）。
３．比较低碳钢和铸铁两种材料的拉伸性能和断口情况。
二、实验设备和仪器CMT5504/5105电子万能试验机、游标卡尺等图1-1 CMT5504/5105电子万能试验机三、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 l 5=或d l 10=。
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 l 3.11=或A l 65.5=，A 为标距段内的截面积。
低碳钢拉伸铸铁拉伸图1-2 拉伸试件四、实验原理和方法1．低碳钢拉伸实验低碳钢试件在静拉伸试验中，通常可直接得到拉伸曲线，如图1—3所示。
用准确的拉σ-曲线。
首先将试件安装于试验机的夹头内，之后匀速缓伸曲线可直接换算出应力应变ε慢加载(加载速度对力学性能是有影响的，速度越快，所测的强度值就越高)，试样依次经过弹性、屈服、强化和颈缩四个阶段，其中前三个阶段是均匀变形的。
图1-3 低碳钢拉伸曲线OA段，没有任何残留变形。
在弹性阶段，载荷与变形(1) 弹性阶段是指拉伸图上的'是同时存在的，当载荷卸去后变形也就恢复。
在弹性阶段，存在一比例极限点A，对应的应σ，此部分载荷与变形是成比例的。
力为比例极限p(2) 屈服阶段对应拉伸图上的BC段。
金属材料的屈服是宏观塑性变形开始的一种标志，是由切应力引起的。
在低碳钢的拉伸曲线上，当载荷增加到一定数值时出现了锯齿现象。
这种载荷在一定范围内波动而试件还继续变形伸长的现象称为屈服现象。
板材试样拉伸断口
板材试样拉伸断口
板材试样拉伸断口形态与其材料的性质和环境条件有关。
以下是一些常见的拉伸断口形态及其解释：
杯锥状断口：这种断口通常出现在韧性材料中，底部呈现为不平坦的杯底形状，纤维区位于端口中央，呈粗糙的灰暗色纤维状。
这表示材料在拉伸过程中具有较好的塑性。
星芒状断口：与杯锥状断口相似，但杯壁较矮、较薄，杯底平坦部分有若干由中心向周围辐射如光芒的线条。
这表示材料在拉伸过程中具有较好的强度和塑性的综合力学性能。
斜角状断口：两端呈约45°的斜角，这种断口表明试样塑性较差，有时具有较严重的枝状组织。
层状和木纹状断口：一般产生在横向试样上，表示试样中有严重的显微偏析和带状组织或气泡、疏松以及连续的夹杂。
不规则形状断口：表示试样有过热、严重疏松、夹杂、枝状组织或纵向裂纹，表示试样质量较差。
低碳钢拉伸试验报告
低碳钢拉伸试验报告篇一：实验一低碳钢拉伸试验报告实验一低碳钢拉伸试验报告实验一低碳钢和铸铁的拉伸实验一、实验目的1、测定低碳钢拉伸时的屈服极限σs 、强度极限σb、伸长率和断面的收缩率；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，对低碳钢和铸铁试件拉伸的断口进行分析。
二、实验设备万能试验机、试件、游标卡尺。
（点击图标看大图片或视频）万能试验机低碳钢和铸铁拉伸视频低碳钢和铸铁游标卡尺低碳钢拉断三、实验原理（一）低碳钢和铸铁拉伸时力学性能的测定。
实验时，试验机可自动绘出低碳钢和铸铁的拉伸图。
从图中可以看出低碳钢拉伸过程中材料经历的四个阶段：1、正比例阶段，拉伸图是一条直线。
2、屈服阶段，拉伸图成锯齿状。
读数盘上原来匀速转动的指针来回摆动，记录这时候的荷载即为屈服荷载PS。
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Pb，即可计算出强度极限。
4、颈缩阶段，拉伸图上荷载迅速减小，曲线下滑，试件开始产生局部伸长和颈缩，直至试件在颈缩处断裂。
测量断裂后试件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。
四、实验步骤（一）低碳钢的拉伸试验1、准备试件，通过试件落地的声音来判定是低碳钢还是铸铁。
声音清脆的是钢，沉闷的是铸铁。
2、测量试件的直径，并量出试件的标距，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、估算最大载荷，配置相应的摆锤，选择合适的测力度盘。
开动试验机使工作台上升一点。
调主动指针到零点，从动指针与主动指针靠拢，调整好绘图装置。
4、安装试件。
5、开动试验机并缓慢均匀加载。
注意观察指针的转动和自动绘图情况。
注意捕捉屈服荷载的值并记录下来。
注意观察颈缩现象。
试件断裂后立即停车，记录最大荷载Pb。
6、取下试件，用油标卡尺测量断后标距、最小直径。
（二）铸铁拉伸实验1、准备试件（除不确定标距外其余同低碳钢）。
低碳钢拉伸试样断口形状分析
收稿日期:2003-04-15 作者简介:丁建波(1962-),男,南通航运职业技术学院讲师。
低碳钢拉伸试样断口形状分析丁建波(南通航运职业技术学院,江苏南通 226006) 摘 要:实践性教学是高职教育十分重要的教学环节之一,是理论与实际相结合的重要手段。
本文就力学实践教学中拉伸试样断口形状问题进行探讨。
关键词:钢件;拉伸断面;分析中图分类号:TG142 文献标识码:B 文章编号:1009-9522(2003)04-0018-03Analysis Of Fracture Shape Of Low -carbon Steel T ensile T est S ampleDIN G Jian -bo(Nantong Shipping Vocational &Technical College ,Nantong City ,Jiangsu Province ,226006)Abstract :Practice teaching is one of the important link in HV E teaching and the important means to combine theory with practice.This paper discusses the fracture shape of the tensile test sample in practice teaching of me 2chanics.K ey w ords :Steelwork ,Tensile fracture ,Analysis 低碳钢静力拉伸试验是力学课程中的重要实验之一。
实验后,同学们普遍认为:无论是塑性材料还是脆性材料,最大正应力破坏是静力拉伸试验中材料破坏的主要原因。
也有同学认为:最大正应力是脆性材料破坏的主要原因。
而塑性材料由于发生塑性变形,在与轴线成45°的斜面上发生最大剪应力,剪应力破坏是塑性材料破坏的主要原因。
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。
低碳钢拉伸实验报告
低碳钢拉伸试验报告材科1002班任惠41030096一、试验目的1、测定低碳钢在退火、正火和淬火三种不同热处理状态下的强度与塑性性能2、测定低碳钢的应变硬化指数和应变硬化系数二、试验原理和要求原理：低碳钢材料的机械性能指标是由拉伸破坏试验来确定的，拉伸过程有弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段。
通过拉伸试验，可以确定材料的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、断面收缩率等性能指标。
而且可以通过Hollomon公式计算出材料的应变硬化系数与应变硬化指数。
要求：按照相关国标标准（GB/T228-2002：金属材料室温拉伸试验方法）要求完成试验测量工作。
三、试验材料与试样试验材料：退火低碳钢、正火低碳钢、淬火低碳钢的R4标准试样各一个。
试样规格尺寸及公差要求如表1、表2所示；试样示意图如图1所示：图 1 低碳钢拉伸试样示意图表 1 R4试样的规格尺寸原始标距L o平行长度L c截面原始直径d 过渡弧半径r 头部直径d’50 mm 60 mm 10 mm 8 mm 20 mm表 2 R4试样的横向尺寸公差尺寸公差形状公差±0.07 mm 0.04 mm四、试验测试内容与相关的测量工具、仪器、设备1.试验测试内容(1) 直接测量的物理量：试样的原始标距L0、断后标距L u、原始直径d0、断后直径d u。
(2) 连续测量加载过程中的载荷P和试样的伸长量ΔL=L-L0数据。
（由万能材料试验机给出应力-应变曲线）2.测量工具、仪器、设备(1) 万能材料试验机。
其主要技术规格及参数如下：a.最大试验力：200 kNb.试验力准确度：优于示值的0.5%c.力值测量范围：最大试验力的0.4%-100%d.变形测量准确度：在引伸计满量程的2%-100%范围内优于示值的1%e.横梁位移测量：分辨率的0.001mmf.横梁速度范围：0.005mm/min -500mm/min，无级，任意设定g.夹具形式：标准楔形拉伸附具、压缩附具、弯曲附具(2) 游标卡尺：精确度0.02 mm(3) 载荷传感器：0.5级，是指载荷传感器示值的最大相对误差为±0.5%(4) 引伸计：标距为50 mm，0.5级，0.5级引伸计的标距相对误差为±0.5%(5) 划线器：标记应准确到±1%注：低碳钢淬火后抗拉强度可达600MPa，而试样直径为10 mm，故最大试验力为：600 MPa×π(10 mm/2)2=47.1 kN<200 kN，因此试验机加载能力满足要求。
低碳钢拉伸试验报告
3、进行实验。缓慢均匀加载，直到拉断，关闭试验机记录最大载荷。
五、结束实验
请教师检查实验记录，将实验设备和工具复原，清理实验现场。最后整理数据，完成实验报告。
六、注意事项
1、加载要缓慢均匀。加油不宜过大。
２、最大载荷不得超过测力度盘的80%。
实验一拉伸实验报告
专业班级姓名日期评分
(1)弹性阶段（ob段）
在拉伸的初始阶段，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），线性段的直线斜率即为材料的弹性摸量E。
线性阶段后，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（??），一般对于钢等许多材料，其弹性极限与比例极限非常接近。
（点击图标看大图片或视频）
万能试验机低碳钢和铸铁拉伸视频
低碳钢和铸铁
游标卡尺低碳钢拉断
三、实验原理
（一）低碳钢和铸铁拉伸时力学性能的测定。
实验时，试验机可自动绘出低碳钢和铸铁的拉伸图。
从图中可以看出低碳钢拉伸过程中材料经历的四个阶段：
1、正比例阶段，拉伸图是一条直线。
2、屈服阶段，拉伸图成锯齿状。读数盘上原来匀速转动的指针来回摆动，记录这时候的荷载即为屈服荷载PS。进而可以计算出屈服极限。
?37.22%，修约后A=37.0%
50.069.27?50.0
?38.54%，修约后A=38.5%
5Байду номын сангаас.0
3号试样由于断口处离试样一端太近，其塑性变形范围已经超过标距线，因而无法得到其断后伸长率。(2)断面收缩率Z
低碳钢、铸铁、铝合金拉伸试验
三种金属材料的拉伸性能实验报告一、实验目的1.观察低碳钢、铸铁和铝合金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，强度极限，延伸率和截面收缩率。
3.测定铸铁和铝合金的强度极限。
4.观察断口，比较低碳钢、铸铁、铝合金三种材料的拉伸性能和破坏特点。
二、实验设备及原理实验采用长春科新WDW-50万能试验机。
该试验机可进行试件拉伸及压缩试验。
对三种金属材进行测试时将其制作成圆柱形试件进行测量。
试验机可由自身的公工作台进行控制，也可连接计算机，由计算机程序进行控制。
本实验测量的数据来源即来自计算机程序获得的试验机传感器测量值。
本实验的辅助器械是50mm引伸计，用以测量应变。
在铝合金及低碳钢的实验中采用了这种引伸计，而在铸铁的实验中，出于对引伸计的保护，并未加挂引伸计。
三、实验步骤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 。
2.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。
3.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。
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。
四、实验数据1.基本变形数据实验的试样为铝合金、低碳钢和铸铁三种。
下表是它们三种试样在实验中得到的基本数据：表1：基本数据通过上述基本数据可以得到试样的两个参数：延伸率及截面收缩率。
延伸率的计算公式为：错误!未找到引用源。
，其中Δl表示断裂后标距与原始标距的差值，l为原始标距长。
试说明低碳钢及铸铁的断口特征
试说明低碳钢及铸铁的断口特征
试说明低碳钢及铸铁的断口特征
一、低碳钢断口特征
1、断口形状
由于低碳钢具有较强的塑性变形能力，断口形状以横向拉槽和纵向拉槽为主，横向拉槽较深，纵向拉槽较浅，两者交叉呈等距离的波纹状纹路，拉槽比较平整，断面细腻，滑动面凹陷。
2、断口颜色
低碳钢断口颜色较淡，以灰色为主，其他颜色可能有红色、棕色等，但不会有黑色。
二、铸铁断口特征
1、断口形状
由于铸铁具有较强的塑性变形能力，断口形状以横向拉槽和纵向拉槽为主，横向拉槽较深，纵向拉槽较浅，两者交叉呈比较粗糙的纹路，拉槽不平整，断面粗糙，滑动面凹陷。
2、断口颜色
铸铁断口颜色多以黑色为主，其他颜色可能有棕色、红色等，但不会有灰色。
总结：从断口形状和断口颜色来看，低碳钢的断口以横向拉槽和纵向拉槽为主，断口颜色以灰色为主；而铸铁的断口以横向拉槽和纵向拉槽为主，断口颜色以黑色为主。
低碳钢拉伸断口形状及原因
低碳钢拉伸断口形状及原因
低碳钢常温拉伸断口一般呈典型的杯椎状断口
在拉伸与压缩实验中，低碳刚及铸铁的断口特征：
1、低碳钢断口有明显的塑性破坏产生的光亮倾斜面，倾斜面倾角与试样轴线近似成(称杯状断口)，这部分材料的断裂是由于切应力造成的，中心部分为粗糙平面，塑性越大对应杯状断口越大，中心粗糙平面的面积越小。
而铸铁没有任何的倾斜侧面，断口平齐，并垂直于拉应力，属典型的脆性断口。
2、铸铁试样常温拉伸断口基本没有变化（或者说稍微缩小的圆截面），破坏断口与横截面重合，断口粗糙，呈凹凸颗粒状。
原因当然是因为前者是塑性材料后者是脆性材料咯，塑性材料受拉要经过弹性阶段，屈服阶段，以及强化和颈缩阶段（简单的说就是破坏前形状变化比较明显）；而脆性材料受拉时则没有上述过程，破坏前没有明显的塑性变形，突然断裂。
低碳钢拉伸实验的特征值浅析
低碳钢室温拉伸实验是金属拉伸的典型实验，也是各个高校《工程力学》当中的基础实验。
影响低碳钢室温拉伸试验结果准确度的因素很多，为限制这些因素的影响，使测量结果具有可比性，首先要使拉伸试验方法标准化。
我国现行国家标准gb/t228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》。
准确地测定材料的各项性能。
通过低碳钢的典型拉伸曲线图（见图1）来浅析低碳钢试样在拉伸力作用下的变形及：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段其对应的特征值。
图1 拉伸曲线示意图一、弹性变形阶段受力物体去除载荷后，其变形速度以声速恢复原状态的现象称为弹性。
这种去除载荷后，可立即恢复原状的变形，即为弹性变形。
此阶段可分为两小段：（1）线弹性变形段在这个阶段内，试样的伸长与外力成正比例直线关系称之为线性关系，即伸长与载荷之间严格遵循虎克定律：f=k?=l（或?l=e?^）。
（2）滞弹性变形段当外力超过p点，正比例关系就消失了，p a为滞弹性变形段，此段极短，不容易观察到。
可见，p点是线性弹性变形（即比例直线段）的终点，a点是弹性变形的终点，所以把p 点与a点对应的特征应力，分别称为比例极限与弹性极限。
当然，要准确测定它们是较困难的。
二、屈服阶段这阶段就开始产生微塑性变形， z点与b点对应的特征应力分别为上、下屈服强度 reh 与 rel。
如材料无明显屈服现象时的规定非比例延伸强度rp 和规定残余延伸强度rr 等，都是微塑性变形量对应的各种强度指标。
这些都是拉伸试验应测定的重要指标.三、强化阶段这一阶段的特点是，拉伸试样截面在不均匀断缩小，但载荷却继续上升，其原因是形变强化（或称加工硬化）在起作用。
所谓加工硬化就是随着塑性变形的增大，低碳钢材料不断被强化，其强度和硬度提高，而塑性变性的现象。
在此阶段中，当试样的某一部分产生塑性变形，虽然这一部分截面减小，使此处承受负荷的能力下降，但由于变形强化的作用而阻止了塑性变形在此处继续发展，使变形被迫移到试样的其他部位。
低碳钢拉伸断口形状
低碳钢拉伸断口形状
低碳钢拉伸断口形状一般有弧型、V型、U型等。
其中，弧型断口是由拉伸力作用于轧制板的两端时，板的表面出现的圆弧形状，具有拉伸性能好，但耐磨性差，不宜用于高强度材料；V型断口是由拉伸力作用于轧制板的两端时，板的表面出现的V字形状，具有拉伸性能好，耐磨性强，适合用于高强度材料；U型断口是由拉伸力作用于轧制板的两端时，板的表面出现的U字形状，具有耐磨性、耐腐蚀性和抗拉性能较好，多用于普通板材、薄板材的拉伸。
低碳钢拉伸断裂后简图比较低碳钢在受拉和受压时的机械性能
低碳钢拉伸断裂后简图比较低碳钢在受拉和受压时的
机械性能
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。
低碳钢由于含碳量低，它的延展性、韧性和可塑性都较高。
压缩开始时，低碳钢受力情况只是当低碳钢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）。
首先是弹性阶段，随着拉力的增加变形也增加，该阶段的形变属于弹性形变，该阶段应力应变曲线呈直线，在应力解除后是会恢复的，其次是屈服阶段，也叫流塑阶段，在拉力变化不大的情况下，变形持续增加，该段变形不可恢复再次是强化阶段，就是随着拉力增加变形也增加，但该段变形不是弹性变形，其应力应变曲线是弯曲的最后是破坏阶段，随着拉力进一步增加，形变急剧增加，在钢材的某个部位会出现颈缩，然后拉应力濡染减小，钢材断裂上述是低碳钢在拉伸时的力学状态，低碳钢的延展性很好。