低碳钢和铸铁拉伸试验

实验编号2 低碳钢和铸铁的拉伸实验

低碳钢和铸铁拉伸试验

一、概述

常温，静载下的轴向拉伸试验是材料力学实验中最基本，应用最广泛的实验。通过拉伸试验，可以全面地测定材料地力学性能，如弹性、塑性、强度、断裂等力学性能指标。弹性模量E是表征材料力学性能中弹性的重要指标之一，它反映了材料抵抗弹性变形的能力。这些性能指标对材料力学地分析计算、工程设计、选择材料和新材料开发都有极其重要的作用。

二、实验目的

1、测定低碳钢的下屈服点б

SL 、抗拉强度б

b

、断后伸长率δ、断面收

缩率ψ

2、验证虎克定律，测定低碳钢的弹性模量E

3、测定铸铁的抗拉强度б

b

4、观察分析两种材料在拉伸过程中的各种现象

5、学习自动绘制σ－ε曲线及微机控制电子万能实验机、电子引伸计的

操作

三、实验设备和仪器

1、微机控制电子万能实验机(10T)

2、游标卡尺

3、低碳钢和铸铁圆形拉伸试样

四、实验原理

1、低碳钢拉伸

低碳钢拉伸实验过程分四个阶段：

(1)、弹性阶段OE，在此阶段中的OP段拉力和伸长成正比关系，表明钢材的

应力和应变为线性关系。完全遵循虎克定律б＝Eε，故点P的应力б

P

称为

材料的比例极限。如图1-1所示，当应力继续增加达到材料的弹性极限б

E 对应的E点时，应力和应变间的关系不再是线性关系，但变形仍然是弹性的，即卸除拉力后变形完全消失，工程上对弹性极限和比例极限不严格的区分它们。

（2）、屈服阶段ES，当应力超过弹性极限到达S点时，应变有明显的增加，而应力先是下降，然后作微小的波动，在σ－ε曲线上出现锯齿形线段。

这种应力基本保持不变，而应变显著增加的现象，称为屈服。在屈服阶段内的最高应力和最低应力分别称为上屈服极限和下屈服极限。上屈服极限的数值与试样形状、加载速度等因素有关，一般不稳定。下屈服极限则有比较稳定的数值，能够反应材料的性能。通常把下屈服极限称为屈服极限

或屈服点，用б

SL

来表示。屈服应力是衡量材料强度的一个重要指标。其计

算公式为б

SL =F

SL

/A

（3）、强化阶段SB，过了屈服阶段以后，试样材料因塑性变形其内部晶体组织结构重新得到了调整，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，拉伸曲线继续上升。SB曲线段称为强化阶段。强化阶段中的最高点B所对应的的应力б

b

是材料所承受的最大应力，称为强度

极限或抗拉强度。其计算公式为б

b =F

b

/A

，它也是材料强度性能的重要指标。

（4）、颈缩和断裂阶段BK, 当拉力到达F

b

以后，变形主要集中于试样的某

一局部区域，该处横截面积急剧减少，出现“颈缩”现象，此时拉力随之下降，直至试样被拉断，其断口形貌成杯椎状。试样的断后伸长率和断面

收缩率的测定为（1）延伸率：试样标距原长L

，拉断后，将两段试样紧密

地对接在一起，量出拉断后地标距长为L

1，则延伸率L

1

-L

)/L

*% ；

（2）断面收缩率：试样拉断后，设颈缩处的最小横截面积为A

1

，则断面收缩率ψ

б

бb

бPбE бSL

ε

铸铁的拉伸

、铸铁是典型的脆性材料，整个拉伸过程中的变形很小，无屈服、颈缩现象。曲线很快达到最大拉力F

b

,试样突然发生断裂，其断口是平齐粗糙的。抗拉

强度为

b=F

b/

A

F F b

0 L

五、实验步骤

1．开机：试验机——>打印机——>计算机

注意：每次开机后，最好要预热10分钟，待系统稳定后，再进行试验工作。若刚刚关机，需要再开机，至少保证1分钟的时间间隔。

2．双击电脑桌面图标，进入试验软件，选择好联机的用户名和密码

选择对应的传感器及引伸计后击。

3．根据试样情况准备好夹具，若夹具已安装到试验机上，则对夹具进行检查,并根据试样的长度及夹具的间距设置好限位装置。

4．点击里的新试验，选择相应的试验方案，输入试样的原始用户参数如尺寸等。测量试样的尺寸方法为：用游标卡尺在试样标距两端和中间三个截面上测量直径，每个截面在互相垂直方向各测量一次，取其平均值。用三个平均值中最小者计算横截面积，低碳钢还要测量出原始的长度。

。

5．夹好试样，在夹好试样上端后，力值清零（点击力窗口的按钮）再夹下端。

6、点击主机小键盘上的试样保护键，消除夹持力。

7、位移清零、峰值力清零

8、点击，开始自动试验。

9、观察试验过程

10、试验结束，在试验结果栏中，程序将自动计算出结果显示在其中。如果想

清楚的观看结果，可双击试验结果区，试验结果区将放大到半屏，方便观看结果数据，再次双击，试验结果区大小复原。如果想分析曲线，双击曲线区，曲线区将放大到半屏，方便分析曲线，再次双击，曲线区大小复原。

11、实验完成后，点击,打印试验报告。

12、关闭试验窗口及软件。

关机：试验软件——>试验机机——>计算机。

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