材料力学性能拉伸试验报告

[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。

[试验材料]

通过室温拉伸试验完成上述性能测试工作，测试过程执行GB/T228-2002:金属材料室温拉伸试验方法：

1.1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。

1.2热处理状态及组织性能特点简述：

1.2.1退火低碳钢：将钢加热到Ac3或Ac1以上30-50℃，保温一段时间后，缓慢而均

匀的冷却称为退火。

特点：退火可以降低硬度，使材料便于切削加工，并使钢的晶粒细化，消除应力。1.2.2正火低碳钢：将钢加热到Ac3或Accm以上30-50℃，保温后在空气中冷却称为

正火。

特点：许多碳素钢和合金钢正火后，各项机械性能均较好，可以细化晶粒。

1.2.3淬火低碳钢：对于亚共析钢，即低碳钢和中碳钢加热到Ac3以上30-50℃，在此

温度下保持一段时间，使钢的组织全部变成奥氏体，然后快速冷却（水冷或油冷），使奥氏体来不及分解而形成马氏体组织，称为淬火。

特点：硬度大，适合对硬度有特殊要求的部件。

1.3试样规格尺寸：采用R4试样。

参数如下：

1.4公差要求

[试验原理]

1.原理简介：材料的机械性能指标是由拉伸破坏试验来确定的，由试验可知弹性阶段

卸荷后，试样变形立即消失，这种变形是弹性变形。当负荷增加到一定值时，测力度盘的指针停止转动或来回摆动，拉伸图上出现了锯齿平台，即荷载不增加的情况下，试样继续伸长，材料处在屈服阶段。此时可记录下屈服强度R eL。当屈服到一定程度后，材料又重新具有了抵抗变形的能力，材料处在强化阶段。此阶段：强化后的材料就产生了残余应变，卸载后再重新加载，具有和原材料不同的性质，材料的强度提高了。但是断裂后的残余变形比原来降低了。这种常温下经塑性变形后，

材料强度提高，塑性降低的现象称为冷作硬化。当荷载达到最大值Rm后，试样的某一部位截面开始急剧缩小致使载荷下降,至到断裂。

[试验设备与仪器]

1.1试验中需要测得：

（1）连续测量加载过程中的载荷R和试样上某段的伸长量（Lu-Lo）数据。（有万能材料试验机给出应力-应变曲线）

（2）两个个直接测量量：试样标距的长度 L o；直径 d。

1.2试样标距长度与直径精度：由于两者为直接测量量，工具为游标卡尺，最高精

度为0.02mm。

1.3检测工具：万能材料试验机WDW-200D。载荷传感器，0.5级。引伸计，0.5

级。

注1：应力值并非试验机直接给出，由载荷传感器直接测量施加的载荷值，进而转化成工程应力，0.5级，即精确至载荷传感器满量程的1/500。

注2：连续测试试样上某段的伸长量由引伸计完成，0.5级，即至引伸计满量程的1/50。

1.4设备介绍：万能材料试验机 WDW-200D。

主要性能指标: 最大试验力：200kN

试验力准确度：优于示值的±1% （精密级为±0.5％）

力值测量范围：最大试验力的0.4％～100％

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% （精

密级为±0.5％）

[试验步骤]

（1）用游标卡尺测量试样的初始直径d（在相互垂直的两个方向上测量后取平均值）。（2）测量试样的标距的初始值L o，并标识试样标距（划线）。

（3）装卡引伸计至试样的标距内。

（4）将试样安装在试验机的上下头之间。

（5）由计算机控制。输入必要参数，完成程序调试。

（6）启动测试过程，由计算机记录载荷-伸长数据。

（7）在载荷达到最大值时（出现颈缩）取下引伸计。

（8）加载直至试样断裂，取下试样，继续测量。

（9）用游标卡尺测量试样断后最小直径d u和标距长度L u 。

注意：

1.用细墨线分别标记原始标距，标记应准确到士0.5mm。

2.引伸计夹头分离速率尽量保持恒定，且速率保持在6 /min，保持直至拉断。

3.断后测量时应尽可能对准断口，使试样保持完整。

4.应测量颈缩最小处相互垂直的两个方向的直径取其平均值。

5.L u的测量需要至少3组数据，用来计算误差是否在国标范围内。

[试验结果及讨论] 一．原始数据

表1：试验前各项测量量

二．试验后数据：

表2：试验后断口处直径测量

表3：试验后断后标距测量注1：断口处在端口，无法测得Lu。

表4：均匀塑性变形阶段试样载荷与形变数据

表5：试样1的应力应变曲线及测试数据

表6：试样2的应力应变曲线及测试数据

3 50 ф9.98 23.28489 30.39

4 388.5402 227.0213

表7：试样3的应力应变曲线及测试数据

三． 数据处理

1. 拉伸前试样初始横截面积：20

14

o S d π= 可以计算得

2. 断后颈缩处最小面积：2

14

u u S d π=

对断面收缩率的计算：

22

100%1o u u o o

S S d Z S d -=⨯=-

得出试样断面收缩率：

试样1：65.54% 试样2：69.64% 试样3：71.91%

3.

断后标距测量的方差：()

()

2

2

1n 1x x x x n 1⎡

⎤-+⋯+-⎢⎥⎣

⎦

-

由于

max 0.18

L ∆=小于0.25，根据国标可知 Lu 可用，故求出不确定度UcLu ：