0405及0506學年材料力学性能实验指导书.doc

材料力学性能实验指导书 实验一 金属光滑试样静拉伸试验 一、实验目的 掌握金属拉伸性能指标（特别是Rp0.2）的测定方法，加深对拉伸性能指标物理意义的理解。 二、拉伸性能指标测定方法概述 本试验主要测定金属材料的ReH或ReL、Rp0.2、Rm、A和Z等性能指标。根据国家标准GB228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》，上述性能指标的测定方法如下： 1．上屈服点ReH、下屈服点ReL 具有物理屈服现象的金属材料，其拉伸曲线的类型如图1-1所示。 图1-1 具有物理屈服现象金属材料的拉伸曲线 a)具有屈服平台的曲线 b)、c)、d)具有上下屈服点的曲线 上屈服点ReH试样发生屈服而试验力首次下降前的最大应力。 ReH=FeH/S0 (N/mm2) 下屈服点ReL当不计初始瞬时效应（指在屈服过程中试验力第一次发下降）时屈服阶段中的最小应力。 ReL=FeL /S0 (N/mm2) FeH和FeL等试验力值可用两面种方法来测定。 （1）图解法 试验时用自动记录装置绘制力-伸长曲线图（见图1-1）或力-夹头位移曲线图。然后从曲线上确定相应的试验力值。 （2）指针法(液压万能试验机) 试验时观察拉伸试验机测力度盘的指针，当指针停止转动时的恒力或指针首次回转前的最大试验力，或不计初始瞬时效应的最小试验力，即分别为Fsu和FsL。 2．规定非比例伸长率为0.2%时的强度Rp0.2 对于无明显屈服现象的材料，则应测定其规定非比例延伸强度，用以表征材料在试验力作用下抵抗微量塑性变形的抗力。本实验测定Rp0.2。 -1- Rp0.2=Fp0.2/S0 (N/mm2) 式中，F p0.2为规定非比例伸长率为0.2%时规定非比例伸长力。 F p0.2可用图解法、卸力法和电子万能试验机自动测定。图解法：在拉伸过程中绘制具有足够大倍数的力-伸长曲线（见图1-2）。曲线高度应使规定非比例伸长的力值Fp0.2处于力轴的1/2以上。伸长放大倍数n的选择应使图中OD段长度不小于5mm。自弹性直线段与横座标轴的交点O起，截取一段相应于规定非比例伸长的OD（OD=0.2%Len,Le为引伸计计算距）。过D作弹性直线段的平行线DB,交曲线于B点，B点所对应的力值即Fp0.2。 图1-2 Fp0.2的确定 3．抗拉强度Rm 将试样加载至断裂，由测力度盘或拉伸曲线上读出试样拉断前的最大载荷Fm，Fm所对应的应力即为抗拉强度Rm。 Rm=Fm/S0 (N/mm2) 4.断后伸长率A 试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比，即 A=(Lu-L0)/L0 *100% 式中，L0为试样原始标距，Lu为试样拉断后的标距。 由于试样断裂位置对A有影响，其中以断在正中的试样伸长率最大。因此，测量断后标距部分长度Lu时，规定以断在正中试样的L1为标准，若不是断在正中者，则应换算到相当于在正中的Lu。 为此，试样在拉伸前应将标距部分划为10等分，划上标记。测量Lu时分为两种情况： （1）如果拉断处到邻近标距端点的距离大于1/3L0，可直接测量断后两端点的距离Lu； （2）如果拉断处到邻近标距端点的距离小于1/3L0，要用移位法换算Lu。如图1-3所示。 ①如N-n为奇数(图1-3-a), Lu =XY+YZ’+YZ” ②如N-n为偶数(图1-3-b), Lu =XY+2YZ -2- 5．断面收缩率Z 断面收缩率Z为试样拉断后缩颈处横截面积的最大缩减量与原横截面积的百分比，即 Z=(S0-Su)/S0 *100% 式中，S0和Su分别为试样原始横截面积和拉断后缩颈处的最小横截面积（mm2）。 测定Su的方法对于圆柱试样在缩颈最小处两个互相垂直方向上测其直径，然后取其算术平均值。 三、实验设备、仪器和试样 1．设备和仪器 （1）CMT5205电子万能试验机。 （2）画线机、游标卡尺、手锤、冲头等。 2．试样 试样尺寸及加工精度在GB6397-86中有具体规定，但试样头部形状及尺寸可视试验夹头要求而定。一般长约30-40mm，图中标明为最短长度。本实验采用圆柱试样，如图1-4所示。 试样的材料及热处理状态为：45钢调质状态试样1-2根。 四、试验步骤 1．试样的准备 （1）将领取的试样打上印记，并将材料，热处理状态填入附表内。 （2）测量试样尺寸，用精度为0.02mm的游标卡尺测量试样直