低碳钢是一种抗压等强度材料.ppt

金属材料常规力学性能 综合测定实验 实验任务 1.测定拉伸时低碳钢的 、 、 、 ；铸铁的 ;测定压缩时铸铁的 和低碳钢的 。 2.测定扭转时低碳钢的 、 ;测定扭转时铸铁的 实验要求 1.初步掌握金属材料机械性能的测试方法。 2.观察、比较、总结低碳钢与铸铁材料力学性能 的特点与差别。 教学重点：比较低碳钢与铸铁的力学性能。 教学难点：低碳钢扭转屈服极限及强度极限。 实验原理 低碳钢拉伸： 低碳钢拉伸分为四个阶段： 即弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩 阶段。 塑性指标有： 断面延伸率： 断面收缩率： 为塑性材料 为脆性材料 铸铁的拉伸： 铸铁拉伸没有屈服极限，只有唯一指标是 强度极限： 低碳钢的压缩： 低碳钢的压缩与拉伸类似，只是没有强度 极限，只有屈服极限： 铸铁的压缩： 铸铁的压缩只有强度极限： 低碳钢扭转： 扭矩T和扭转角φ之间的关系曲线如下图 所示：它与拉伸图相似，曲线上的OA段 为直线，表示φ与T成正比，材料服从虎克定 律。 对于强度极限也可以推出 铸铁扭转： 铸铁抗剪能力强，抗 拉能力差，由于 ， 故沿着 方向成45° 方向的螺旋线拉断。 实验步骤 拉、压实验： 1.测定试样直径： 拉伸时取试样三个截面（两端及中间），在相 互垂直两个方向各测量一次直径，取其算术平 均值表示该处直径，取三次算术平均值中的最 小值作为试样计算直径。 压缩时，在试样的长度中央取一处予以测量，在相互垂直两个方向各测量一次直径，取其算术平均值作为试样的计算直径。 2.将试样放在金属拉伸试样标距仪上打标记每１０mm打一个标记，共打１１个标记。 3.选择测力范围： ＷＥ－１０Ａ万能材料试验机共有１００ＫＮ、５０ＫＮ、２０ＫN三个读盘。根据附录Ⅱ查得低碳钢（Ｑ２３５Ａ级）的强度极限为３７５~４６０ＭＰa、灰口铸铁的压缩强度极限为６４０~１３００ＭＰa。试样横截面面积约为７８.５mm２由 ，可估算出拉伸试验最大载荷在３０ＫＮ~３５ＫＮ之间；压缩试验最大载荷在５０ＫＮ~１００ＫＮ之间。因此，做拉伸试验时选择５０ＫＮ的读数盘，做压缩试验时选择１００ＫＮ的读数盘。并在摆杆上配置相应的摆锤使与所选用的测力度盘相匹配。 ４．装好绘图仪： 选择合适的绘图比例，将记录笔装在笔架上，记录纸卷于卷纸筒上。 5.指针调零： ①先开动油泵电动机，打开送油阀，将活动平台上升起少许，然后关闭油阀。 ②转动摆杆上的平衡铊，使摆杆保持铅垂位置。 ③再转动水平齿杆，使指针对准“零”点。 6.安装试样： 拉伸时先将试样安装在试验机的上夹头内，此时下夹头不得夹住试样，再开动下夹头升降电动机，调整下夹头位置，把试样夹紧。 压缩时，将试样置于试验机的活动平台球形承垫的中心位置上。 7.进行试验： 控制试验机进油阀，用适当的速度对试样加力。注意观察测力指针的转动，自动绘图的情况和相应的实验现象。 读取屈服荷载ＦＳ和极限荷载Ｆb。 试验结束后，取下试样，观察断口形状。 ①低碳钢拉伸断口形状为杯锥状，在拉伸 试样断口的边缘部分基本上与轴线成４５°方向，这显然是由剪应力引起的破坏 断口中心部分与轴线垂直，这显然是由三 向拉应力引起的破坏。 ②铸铁的拉伸断口形式与轴线垂直的平断 口，这是由于铸铁的抗拉能力最差，是由 拉应力引起的破坏。 ③ 低碳钢压缩成鼓形。由于低碳钢压缩时会产生很大的横向变形，但由于试样两端面与试验机支承垫板间存在磨擦力，约束了这种横向变形，故试样出现显著的鼓胀。 ④ 铸铁的压缩断口与轴线大约成４５°~５５°的方向上发生破裂。这是由于脆性材料的抗剪强度低于抗压强度，从而使试样被剪断。 １．测定试样直径： 取试样三个截面（两端及中间），在相互垂直两个方向各测量一次直径，取其算术平均值表示该处直径，取三次算术平均值中的最小值作为计算直径。 ２.选择测力范围: ＮＪ－１００型扭转试验机共有１０００Ｎm、５００Ｎm、２００Ｎm、１００Ｎm四个读数盘。由实验原理的单元体可知，在４５°方向上的拉应力最大。且 ，在书上查不到最大剪应力，就查最大拉应力即可。根据附录Ⅱ查得低碳钢（Ｑ２３５Ａ级）的强度极限为375—４６０ＭＰa。试样的抗扭截面模量为１９６.９４mm３。由 ，可估算出扭转试验最大载荷为９8.5—121Ｎm。考虑到试样材料的不均匀性，选择２００Ｎm的读数盘，并把量程选择手轮转到２００Ｎm上。 ３．装好自动绘图器的笔和纸，打开绘图器。 ４．安装试样： 先