金属材料拉伸试验方法

金属材料拉伸实验

一、实验目的

观察、比较低碳钢45号钢和铸铁的拉伸过程及破坏现象，测定其主要的力学性能指标，并比较其机械性能。

二、实验设备

1． CSS-1110电子万能试验机（见附录一）或1－5－2型材料拉力试验机（见附录一） 2．游标卡尺 3．分规

三、实验内容

拉伸实验是材料力学性能实验中最基本最重要的实验。为了使实验结果可以相互比较，必须对试件、试验机及实验方法做出明确具体的规定，我国国标GB228－87 “金属拉伸试试验方法”中规定对金属拉力试件通常采用圆形和板状两种试件，如图1所示

图1 拉伸试件

对于比例试件，对圆截面试件规定或 5

对板状试件，规定 =11.3或5.65 式中l 0 试件的标距

d 0 试件直径（取标距内三处最小的一处平均值） A 0 板试件横截面积

本实验采用圆截面比例试样。

10

d l 0

A l o

1、低碳钢作为塑性材料的代表，在常温、静荷下做拉伸实验。

将试件安装在试验机的上下夹头中，加载后，观察试件的受力、变形直至破坏的全过程。试验机的自动绘图装置画出试件的拉伸图，实验中可直接从测力度盘读下屈服载荷P s 和破坏前试件所能承受的最大载荷P b ，由以下两式算得两个主要强度指标为

屈服极限：0

A p s s =

σ

强度极限：

A p b b =

σ

其中A 0为试件原始横截面面积。

低碳钢拉伸过程中，屈服阶段反映在拉伸图上为一水平波动线，去除初始瞬时效应后波动的最低点所对应的载荷为屈服载荷，故在试验机测力度盘上读取屈服载荷时，应在第一次波动之后再读到的最小力值即为屈服载荷。观察时要注意记录。

试件拉断后，可由测力度盘上的副针读出破坏前试件所能承受的最大载荷，并测量拉断后的标距部分长度l 1和拉断后颈缩处的最小直径1d 。由以下两式算得其主要塑性指标：

延伸率：%1000

⨯-=

l l l δ 截面收缩率：

%1000

0⨯-=

A A

A ϕ

式中，A 1为试件拉断后，颈缩处之最小截面积 l 0为试件之原始标距长度 l 1为试件拉断后标距长度 2、铸铁的拉伸实验

由于铸铁在拉伸过程中没有屈服阶段，且在很不显著的变形下即断裂，故对铸铁只能测得其强度极限，即

A p b b =

σ

四、实验步骤

3

l 1． 用划线机划上试件的标距，并将其10等分，以便观察变形沿轴线的分布情况。（低碳钢）

2．用分规和游标卡尺测量试件的直径d 0和标距l 0。在标距中央及两条标距线附近各取一截面进行测量,每一横截面沿互垂方向各测一次取其平均值，再用所得的三个数据中的最小值计算试件的横截面面积。

3． 检查机器，选择度盘并配上相应摆锤。将试件夹装在上夹头中，转动齿杆调整度盘零点，再把试件夹在下夹头中，最后将自动绘图装置调整好。

4．经教师检查后开动机器进行实验。实验过程中，注意观察自动绘图装置、载荷刻度盘及试件的变形，特别是弹性、屈服、强化和颈缩各阶段的特征，注意记录P s 及P b 。试件断裂后，立即关闭马达。

5．卸下拉断的试件，测量颈缩处之最小直径d 1和标距长度l 1，对于圆形试件，在颈缩

最小处两个垂直方向上测量其直径，用两者的平均值作为d 1。 拉断后标距长度l 1的测量：将试件拉断后的两段在拉断处紧密对接起来，尽量使轴线 位于一条直线上。若断口位于标距中间的长度内，则直接测量标距两端点长度得l 1。若断口离邻近的标距

端点距离小于或等于时，因为试件头部较粗部分将影响颈缩部分的局部伸长量，使δ偏小，因此需用“断口移中法”来确定l 1。例如，设标距内共有10格（见图2），断口偏左。取左边标距起点c 至断口间的格数的两倍为n ，

格（n ，

取偶数）至b 点，量得cb 长度为'l ，再自b 向右取格数''n 至a 点，使102=''+'n n 格，量出ba 长度为''l ，则

'+l l 2"若断口在标距两端点或标距之外，实验结果无效。

图2 移位法示意图

6． 观察破坏现象并画下破坏断口的草图。

7． 测量断后数据。

8．取下绘图纸，对拉伸图进行修整，注明坐标及比例尺。 9．切断电源，整理现场。

铸铁拉伸实验参照低碳钢拉伸实验步骤进行。

五、实验报告书

金属材料拉伸实验

实验名称班号姓名

实验日期小组成员、、、

一、实验目的

二、实验设备

1．………型试验机机号

钢试件所用量程，最小刻度

铸铁试件所用量程，最小刻度

2．游标卡尺量程，最小刻度

三、实验记录与结果

1．试件尺寸

标距（mm）

直径0

d(mm)

最小横截面

面积横截面Ⅰ横截面Ⅱ横截面Ⅲ

(1) (2)

平

均

(1) (2)

平

均

(1) (2)

平

均

钢

铸

铁

2. 实验数据

材料屈服载荷

s

p（kN）

最大载荷

b

p（kN）

拉断后标距

1

l（mm）

颈缩处直径

1

d（mm）

颈缩处最小横截

面积1

A（2

mm）

①

②

材

料

平

均