实验六片金属拉伸试验.doc

实验六 金属薄板拉伸试验 目的 通过拉伸试验确定金属薄板的力学性能，如屈服应力（σs）、抗拉强度（σb）、屈强比（σs/σb），均匀延伸率（δu）、总延伸率（δk）、应变硬化指数（n）、塑性应变比（及）、凸耳参数（△）并绘制硬化曲线。 二、设备及工具 拉力试验机、千分尺、游标卡尺、直尺等。 三、试样 可以使用图1、图2中所示两种形状试样中的任一种，应在金属薄板平面上与轧制方向成0°、45°和90°三个方向切取试样。 试样厚度应当均匀，在标距长度内厚度变化不应大于0.01mm时，应不大于公称厚度的1%。 切取样坯和机加工试样时，应防止因加工硬化或热影响而改变材料的性能。 图1-1号样 图1-2号样 可用维氏金刚石压头或其它工具刻划标距点。标距点应位于试样的轴线上，并对称于平行长度部分的中心。 四、试验步骤和数据处理 将试样夹紧在试验机的夹头内，调整好测力刻度和载荷——伸长曲线记录装置。夹头的移动速度应在0.5~20mm/min范围内，并应保持加载速度恒定。 记录产生屈服时的载荷Fs和最大载荷Fmax，并根据载荷——伸长曲线，进行数据处理后，便可确定板材的σs、σb、σs/σb、δu、δk 1、确定板材σs、σb、σs/σb、δu、δk σs、σb及σs/σb由下式确定： σs=或σ0。2=（MPa） σb=（MPa） 式中Fs——屈服时的载荷 ，N； F0.2——相对伸长为0.2时的载荷，N； Fmax——拉伸最大载荷，N； A0 ——试样原始横截面积，mm2。 δu及δk由下式确定： δu= δk= 式中 ——试样原始标距长度，mm； ——试样产生细颈时的标距长度，mm； ——试样断裂时的标距长度，mm。 2、绘制加工硬化曲线 对试验得到的拉伸曲线（图3）进行坐标变换： 图3 拉伸F-△L（σ-ε）曲线 横坐标变换为对数应变 ∈=ln= lnln(1+ε) （1） 纵坐标变换为真实应力 （2） 式中 ∈——对数应变（真实应变）； ε——相对应变，ε=△L/L0； △L——试样标距的伸长，mm； S——真实应力，N/mm2； σ0——名义应力，N/mm2； 绘制方法如下：在拉伸曲线的横坐标取若干个△L，再找到相应的载荷F值，根据式（1）和式（2）计算出相应的S和∈值，即可绘制出加工硬化曲线（产生细颈前的均匀拉伸阶段）。 3、求硬化指数n值 多数金属材料的真实应力——真实应变关系为幂指数函数形式： S=B∈n （3） 式中 S——真实应力，N/mm2; ∈——真实应变； B——与材料有关的系数， N/mm2; n——应变硬化指数。 将式（3）两边取对数，有 ∈ （4） 根据硬化曲线，用线性回归方法便可计算其斜率，即n值。 下面介绍一种确定n值的简便方法。在拉伸曲线上取两点（F1，△L1）和（F2，△L2），按式（1）和（2）换算得（S1，∈1）和（S2，∈2），分别代入到式（4）中，消去lgB项，便得 （5） 4、确定塑性应变比及凸耳参数△ 塑性应变比亦称厚向异性指数，用板料单向拉伸试样的宽度应变和厚度应变的比值表示。 将试样夹紧在试验机的夹头内，当试样伸长到约20%（注意：应在屈服之后，产生细颈之前）时停止加载，卸下试样。用千分尺测得试样变形后的宽度b及厚度t。代入下式中便可求得值： （6） 式中 ——试样的宽度应变，=； ——试样的厚向应变，=； b0、t0——试样的原始宽度与厚度，mm； b、t——变形后试样的宽度与厚度，mm。 由于在不同方向上不同的值，一般按下式计算平均塑性应变比： （7） 凸耳参数又称塑性平面各向异性指数，表示板料平面内的塑性各向异性，表示，可按下式计算： （8） 式（7）、（8）中0、45、90表示在板表面内与轧制方向分别0°、45°和90°的试样。 式（6）中的根据体积不变条件，亦可由下式确定： （9） 式中——试样标距长度应变。 本试验中，测量试样的原始宽度b0时允许测量偏差为±0.01mm。以同样的方式和精度测量变形后的试样宽度b1和标距长度L1。 若拉伸变形后，在宽度方向发生明显弯曲（图4），当凸度h0.3mm时，应按下式修正测得的宽度： （10） 图4 试样横向弯曲示意 五、试验报告 本试验的目的，试验用的设备及试样条件，试样材料、形状及尺寸，拉伸后试样的尺