金属拉实伸验.doc

实验一 金属拉实伸验 一 实验目的与要求 1观察低碳钢和铸铁在拉伸试验中的各种现象。 2测绘低碳钢和铸铁试件的载荷—变形曲线（F-△l曲线）。 3测定低碳钢的拉伸屈服点σs、抗拉强度σb、伸长率δ、断面收缩率ψ和铸铁的抗拉强度σb。 4观察低碳钢在拉伸强化阶段的卸载规律及冷作硬化现象。 5比较低碳钢（塑性材料）和铸铁（脆性材料）的拉伸力学性能。 二 实验设备与仪器 电子万能试验机，电子式引申计，游标卡尺，钢板尺，两脚扎规。 三 实验原理与方法 金属材料的屈服点σS，抗拉强度σb，伸长率δ和断面收缩率ψ是由拉伸试验测定的。试验采用的圆截面短比例试样按国家标准（GB/T6397-1986）制成，如图1-1所示。这样可以避免试样尺寸和形状的影响而产生的误差，便于各种材料的力学性能相互比较。图中：d0为试样直径，l0为试样标距，（l0=5d0）。国家标准中还规定了其他形状截面的试样，可适应于从不同的型材和构件上制备试样。 图1-1 金属拉伸试验应遵照国家标准(GB/T228-1987)在万能材料试验机上进行。在试验过程中，与电子万能试验机联机的微型电子计算机的显示屏上实时绘出试样的拉伸曲线（也称为F-△l曲线）， 低碳钢试样的拉伸曲线（图3-2 a）分为四个阶段—弹性、屈服、强化、局部变形阶段。如果在强化阶段卸载，F-△l曲线会从卸载点开始向下绘出平行于初始加载弹性阶段直线的一条斜直线，表明它服从弹性规律。如若重新加载，F-△l曲线将沿次斜直线重新回到卸载，点，并从卸载点接续原强化阶段曲线继续向前绘制。次种经冷拉伸使弹性阶段加长、弹性极限提高，塑性下降的现象，工程中称为冷作硬化现象。 铸铁试样的拉伸曲线（图3-2 b）比较简单，即没有明显的直线段，也没有屈服阶段，变形很小时试样就突然断裂，断口与截面重合，断口形貌粗糙。抗拉强度σb很低，无明显塑性变形。与电子万能试验机联机的微型电子计算机自动给出低碳钢试样的屈服载荷FS、最大载荷Fb和铸铁试样的最大载荷Fb。 取下试样测量试样断后最小直径d1和断后标距L1，由下述公式（a）可计算低碳钢的拉伸屈服点σS、抗拉强度σb、伸长率δ和端面收缩率ψ；铸铁的抗拉强度σb。 σS=， σb=，×100％，×100％ （a） 如若实验前将试样的初始直径d0，初始标距长度l0等数据输入微型机算机，微型机算机可绘出应力—应变（）曲线，并在实验结束后给出该材料的屈服点σS和抗拉强度σb。 四 实验步骤 1 分别测量两种试样的初始直径d0，和初始标距长度l0：在试样标距段的两端和中间三处测量试样直径，每处直径取两个相互垂直方向的平均值，做好记录。三处直径的最小值取作试样的初始直径d0。用扎规和钢板尺测量低碳钢试样的初始标距长度l0 2 熟悉电子万能试验机的操作方法，运行测试应用程序CSS44000，并开启控制器电源。 3 在试验机上装卡低碳钢试样：先用上夹头卡紧试样一端，然后提升试验机活动横梁，使试样下端缓慢插入下夹头的V型卡板中，锁紧下夹头。 4 在试样的实验段上安装引伸计，注意安装后须轻轻拔出引伸计定位销钉。 5 在微型电子机算机测试应用程序界面中执行以下操作： （1） 设置实验条件，主要有试验形式（如拉伸）、载荷、变形量程、加载速度、试样编号、尺寸、材料等。设置完毕，可自定义文件名并确定工作目录后存盘； （2） 单击界面左侧“试验”按钮，开始试验； （3） 当载荷—变形（F-△l）曲线进入强化阶段后，单击界面左侧“上升”按钮，进行卸载。当载荷卸至1kN左右时再单击界面左侧“下降”按钮，重新加载。并注意观察低碳钢的的卸载规律和冷作硬化现象。 6 继续实验，注意观察试样的变形情况和“颈缩”现象，试样断裂后立即单击应用程序界面左侧“结束实验”按钮。 7 插好引伸计销钉后拆卸引伸计。然后取下试样，测量端面最小直径d1，断后标距长度L1。 8 将铸铁试样装卡在试验机的卡板中（与低碳钢试样测量、装卡方法相同）。重复实验步骤4—5，进行铸铁试样拉伸实验。 9 在实验教师指导下读取实验数据，打印曲线。 10 经实验指导教师检查实验结果后，结束实验并整理实验现场。 五 实验注意事项 1 为避免损伤试验机的卡板与夹头，同时防止铸铁试样脆断飞出伤及操作者，应注意装卡试样时，横梁移动速度要慢，使试样下端缓慢插入夹头的V型卡板中，不要顶撞卡板顶部；试样下端不要装卡过长，以免顶撞夹头内部装配卡板用的平台。 2 为保证实验顺利进行， 试验时要读取正确的试验条件，严禁随意改动计算机的软件配置。 3 装卡、拆卸引伸计时，要注意插好定位销钉，实验时要注意拔出定位销钉，以免损坏引伸计。 六 思考题 1 根据低碳钢和铸铁的拉伸曲线比较两种材料的力学性能。 2 为什么试验时加载速度要缓慢？