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1、碳钢与铸铁的拉伸、压缩实验碳钢与铸铁的拉伸、压缩实验 一、实验目的一、实验目的1、测定碳钢在拉伸时的屈服极限s，强度极限b，延伸率和断面收缩率，测定铸铁拉伸时的强度极限b。2、观察碳钢、铸铁在拉伸过程中的变形规律及破坏现象，并进行比较，使用绘图装置绘制拉伸图（P-L 曲线） 。二、实验设备二、实验设备微机控制电子万能材料试验机、直尺、游标卡尺。三、实验试祥三、实验试祥1. 为使各种材料机械性质的数值能互相比较，避免试件的尺寸和形状对试验结果的影响，对试件的尺寸形状 GB6397-86 作了统一规定，如图 1 所示：图 1用于测量拉伸变形的试件中段长度（标距 L0）与试件直径 d。必零满足L0d
2、0=10 或 5，其延伸率分别记做和 10和 52 2、压缩试样：、压缩试样：低碳钢和铸铁等金属材料的压缩试件一般做成很短的圆柱形，避免压弯，一般规定试件高度 h 直径 d 的比值在下列范围之内：1dh 3为了保证试件承受轴向压力，加工时应使试件两个端面尽可能平行，并与试件轴线垂直，为了减少两端面与试验机承垫之间的摩擦力，试件两端面应进行磨削加工，使其光滑。图 2四、实验原理四、实验原理 图 2 为试验机绘出的碳钢拉伸 P-L 曲线图，拉伸变形 L 是整个试件的伸长，并且包括机器本身的弹性变形和试件头部在夹头中的滑动，故绘出的曲线图最初一段是曲线，流动阶段上限 B受变形速度和试件形式影响，下屈
3、服点 B 则比较稳定，工程上均以 B 点对应的载荷作为材料屈服时的载荷 PS，以试样的初始横截面积 A0 除 PS，即得屈服极限： 0APs S屈服阶段过后，进入强化阶段，试样又恢复了承载能力，载荷到达最大值P Pb，时，试样某一局部的截面明显缩小，出现“颈缩”现象，这时示力盘的从动针停留在 Pb不动，主动针则迅速倒退表明载荷迅速下降，试样即将被拉断。以试样的初始横截面面积 A。除 Pb得强度极限为0APbb延伸率 及断面收缩率 的测定，试样的标距原长为 L0拉断后将两段试样紧密地对接在一起，量出拉断后的标距长为 L1延伸率应为%100001lll试样拉断后，设颈缩处的最小横截面面积为 A1，
4、由于断口不是规则的圆形，应在两个相互垂直的方向上量取最小截面的直径，以其平均值计算 A1，然后按下式计算断面收缩率：010100%A AA铸铁试件在变形极小时，就达到最大载荷 Pb而突然发生断裂。没有屈服和颈缩现象，其强度极限远小于低碳钢的强度极限。图 4 为低碳钢试件的压缩图，在弹性阶段和屈服阶段，它与拉伸时的形状基本上是一致的，而且s也基本相同，所以说，低碳钢材料在压缩时的 E 和s都与拉伸时大致相同，低碳钢的塑性好，由于泊松效应，试件越压越粗，不 会破坏，横向膨胀在试件两端受到试件与承垫之间巨大摩擦力的约束，试件被压成鼓形，进一步压缩，会压成圆饼状，低碳钢试件压不坏，所以没有强度极限。图
5、 5 为铸铁试件压缩图，P-L 比同材料的拉伸图要高 4-5 倍，当达到最大载荷b时铸铁试件会突然破裂，断裂面法线与试件轴线大致成045055的倾角。这表面，铸铁压缩破坏主要是由剪应力引起的。五、实验步骤五、实验步骤低碳钢拉伸试验步骤：低碳钢拉伸试验步骤：1 1、测量试样尺寸 测定试样初始横截面面积 A时，在标距 L的两端及中部三个位置上，沿两个互相垂直的方向，测量试样直径，以其平均值计算各横截面面积，取三个横截面面积中的最小值为 A。2 2、检查试验机的夹具是否安装好，各种限位是否在实验状态下就位；3 3、安装试件。安装时仅将试件上端夹紧，下端悬空，然后再试件上夹持引伸计；4 4、启动下降按
6、钮将试件移下，停止安装好试件，进行调零，回到试验初始状态；5 5、根据实验设定，启动实验开关进行加载，注意观察试验中的试件及计算机上的曲线变化；图 4 图 56 6、实验完成，保存记录数据；7 7、试件破坏后（非破坏性试验应先卸载） ，断开控制器并关闭，关闭动力系统及计算机系统，清理还原。铸铁压缩试验步骤：铸铁压缩试验步骤：1、测量试样尺寸，测量试样两端及中间等三处截面的直径，取三处中最小一处的平均直径0d作为计算原截面积0A之用。2、调整试验机，选择测力度盘，调整指针对准零点，并调整自动绘图器。电子万能试验机按软件操作指南步骤进行。3、安装试样，将试样两端面涂上润滑油，然后准确地放在试验机活
7、动台支承垫的中心上。4、检查及试车液压试验机试车时将试验机活动台上升，试件亦随之上升，当试件上端面接近承垫时应减慢活动台上升速度，避免突然接触引起剧烈加载，当试件与上承垫刚接触时，将自动绘图笔调整好，使它处于工作状态，用慢速预加少量载荷。然后卸载近零点，以检查试验机工作是否正常。5、进行试验铸铁试件，缓慢而均匀地加载，同时使用自动绘图装置绘出 P-L曲线，直到试件破裂为止，记下破坏载荷bP。6、结束工作打开回油间，将载荷卸掉，取下试件，使试验机复原。六、数据处理六、数据处理低碳钢拉伸：试样直径低碳钢拉伸：试样直径 d d第一次值（mm）第二次值（mm）平均值（mm）A 点7.847.80782B 点7.807.807.80C 点7.787.787.78原始标距（mm）断后长度（mm）原始试样截面积（）801050.0002强度极限屈服极限0APbb0APs S延伸率应为：%=（105-80）/80=31.25%100001lll断面收缩率：010100%=(2*10-4)-(5.6*10-5)/(2*10-4)=72%AAA灰铸铁 直径 d：9.92mm、9.90mm,平均值 9.91mm铸铁的强度极限：=54.642KN/(3,1*10-4mm)=176.3MPa0APb b
