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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划铸铁和低碳钢压缩试验报告低碳钢和铸铁拉伸压缩实验报告摘要：材料的力学性能也称为机械性质，是指材料在外力作用下表现的变形、破坏等方面的特性。它是由试验来测定的。工程上常用的材料品种很多，下面我们以低碳钢和铸铁为主要代表，分析材料拉伸和压缩时的力学性能。关键字：低碳钢铸铁拉伸压缩实验破坏机理一拉伸实验1.低碳钢拉伸实验拉伸实验试件低碳钢拉伸图在拉伸实验中，随着载荷的逐渐增大，材料呈现出不同的力学性能：低碳钢拉伸应力-应变曲线弹性阶段在拉伸的初始阶段，-曲线为一直线，说明应力与应变成正比，
2、即满足胡克定理，此阶段称为线形阶段。线性段的最高点则称为材料的比例极限，线性段的直线斜率(来自:写论文网:铸铁和低碳钢压缩试验报告)即为材料的弹性摸量E。线性阶段后，-曲线不为直线，应力应变不再成正比，但若在整个弹性阶段卸载，应力应变曲线会沿原曲线返回，载荷卸到零时，变形也完全消失。卸载后变形能完全消失的应力最大点称为材料的弹性极限，一般对于钢等许多材料，其弹性极限与比例极限非常接近。屈服阶段超过弹性阶段后，应力几乎不变，只是在某一微小范围内上下波动，而应变却急剧增长，这种现象成为屈服。使材料发生屈服的应力称为屈服应力或屈服极限。当材料屈服时，如果用砂纸将试件表面打磨，会发现试件表面呈现出与轴
3、线成45斜纹。这是由于试件的45斜截面上作用有最大切应力，这些斜纹是由于材料沿最大切应力作用面产生滑移所造成的，故称为滑移线。强化阶段经过屈服阶段后，应力应变曲线呈现曲线上升趋势，这说明材料的抗变形能力又增强了，这种现象称为应变硬化。若在此阶段卸载，则卸载过程的应力应变曲线为一条斜线，其斜率与比例阶段的直线段斜率大致相等。当载荷卸载到零时，变形并未完全消失，应力减小至零时残留的应变称为塑性应变或残余应变，相应地应力减小至零时消失的应变称为弹性应变。卸载完之后，立即再加载，则加载时的应力应变关系基本上沿卸载时的直线变化。因此，如果将卸载后已有塑性变形的试样重新进行拉伸实验，其比例极限或弹性极限将
4、得到提高，这一现象称为冷作硬化。在硬化阶段应力应变曲线存在一个最高点，该最高点对应的应力称为材料的强度极限，强度极限所对应的载荷为试件所能承受的最大载荷Fb。局部变形阶段试样拉伸达到强度极限b之前，在标距范围内的变形是均匀的。当应力增大至强度极限b之后，试样出现局部显著收缩，这一现象称为颈缩。颈缩出现后，使试件继续变形所需载荷减小，故应力应变曲线呈现下降趋势，直至最后在f点断裂。试样的断裂位置处于颈缩处，断口形状呈杯状，这说明引起试样破坏的原因不仅有拉应力还有切应力。伸长率和断面收缩率试样拉断后，由于保留了塑性变形，标距由原来的L变为L1。用百分比表示的比值=/L*100%称为伸长率。试样的塑
5、性变形越大，也越大。因此，伸长率是衡量材料塑性的指标。原始横截面面积为A的试样，拉断后缩颈处的最小横截面面积变为A1，用百分比表示的比值=/A*100%称为断面收缩率。也是衡量材料塑性的指标。所以，低碳钢拉伸破坏变形很大，断口缩颈后，端口有45度茬口，由于该方向上存在最大剪应力造成的，属于剪切破坏力。2.铸铁拉伸实验铸铁是含碳量大于%并含有较多硅,锰,硫,磷等元素的多元铁基合金。铸铁具有许多优良的性能及生产简便，成本低廉等优点，因而是应用最广泛的材铸铁拉伸应力-应变曲线铸铁拉伸破坏断口与正应力方向垂直说明由拉应力拉断的，属于拉伸破坏，正应力大于了许用值。铸铁拉伸二压缩实验1低碳钢压缩实验低碳钢
6、试样压缩时同样存在弹性极限、比例极限、屈服极限而且数值和拉伸所得的相应数值差不多，但是在屈服时却不象拉伸那样明显，需细心观察，材料在发生屈服时对应的载荷为屈服负荷FS。随着缓慢均匀加载,低碳钢受压变形增大而不破裂，愈压愈扁。横截面增大时，其实际应力不随外载荷增加而增加，故不可能得到抗压负荷Fb，因此也得不到强度极限b，所以在实验中是以变形来控制加载的。低碳钢的压缩图，超过屈服之后，低碳钢试样由原来的圆柱形逐渐被压成鼓形。继续不断加压，试样将愈压愈扁，横截面面积不断增大，试样抗压能力也不断增大，故总不被破坏。所以，低碳钢不具有抗压强度极限，低碳钢的压缩曲线也可证实这一点。灰铸铁在拉伸时是属于塑性
7、很差的一种脆性材料，但在受压时，试件在达到最大载荷Pb前将会产生较大的塑性变形，最后被压成鼓形而断裂。低碳钢压缩曲线图2-9低碳钢压缩破坏图图2-10铸铁压缩破坏图弹性模量、比例极限和屈服极限与拉伸时基本相同。屈服阶段后，试样越压越扁，所以没有压缩，呈腰鼓形塑性变形，由此可见，韧性材料的抗剪切强度小于抗拉伸强度。2.铸铁压缩实验灰铸铁试样的断裂有两特点：一是断口为斜断口，如图210所示。二是按Pb/A0求得的b远比拉伸时为高，大致是拉伸的34倍。为什么象铸铁这种脆性材料的抗拉与抗压能力相差这么大呢？这主要与材料本身情况和受力状态有关。铸铁试件压缩时，在达到抗压负荷Fb前出现较明显的变形然后破裂
8、，铸铁试件最后会略呈鼓形，断口的方位角约为5560，断裂面与试件轴线大约呈45o。铸铁压缩后沿斜截面断裂，其主要原因是由剪应力引起的。假使测量铸铁受压试样斜断口倾角，则可发现它略大于45o而不是最大剪应力所在截面，这是因为试样两端存在摩擦力造成的。铸铁压缩曲线铸铁压缩实验，应力和应变之间无明显的直线阶段和屈服阶段，但是有塑性变形，断口约为螺旋45度方向，抗压时的强度极限约为强度极限的4到5倍。弹性模量通常以某一应力的割线来度量。所以铸铁压缩时主要是剪切破坏，受到最大剪切力，由此可见脆性材料的抗剪切强度大于抗拉伸强度。参考文献：1刘鸿文材料力学(第五版）高等教育出版社2汤安民，刘泽明灰铸铁拉伸与
9、扭转破坏试验的强度条件分析A西安理工大学学报3侯德门材料力学实验西安交通大学出版社4曹睿铸铁断裂机理原位拉伸研究A甘肃工业大学学报邵阳学院实验报告实验项目2：低碳钢、铸铁的压缩实验实验日期实验地点成绩院系班级指导老师同组成员学生姓名学生学号一、实验内容和目的1.测定压缩时低碳钢的屈服极限S和铸铁的强度极限b。2.观察低碳钢和铸铁压缩时的变形和破坏现象，并进行比较。3.掌握电子万能试验机的原理及操作方法二、实验设备及仪器1.WD-P6105微机控制电子万能材料试验机2.游标卡尺三、实验原理图1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Fs也基本相同。由于低碳
10、钢的塑性好，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。低碳钢的屈服极限：?S?FS/A0图2为铸铁试件压缩图，F-L比同材料的拉伸图要高4-5倍，当达到最大载荷Fb时铸铁试件会突然破裂，断裂面法线与试件轴线大致成450550的倾角。铸铁的强度极限为：?b?Fb/A0。图1图2四、实验步骤1.检查试验机的各种限位是否在实验状态下就位；2.启动试验机的动力电源及计算机的电源；3.调出试验机的操作软件，按提示逐步进行操作，设置好参数；4.安装试件。将试件两端面涂油，置于试验机下压头上，注
11、意放在下压头中心，以保障力线与试件轴线重合。调零，回到试验初始状态；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；6.直至规定载荷或破坏，实验完成，保存记录数据；7.卸载。取下试件，观察试件受压变形或破坏情况，并画下草图。8.关闭试验机的动力系统及计算机系统。注意：1.加载要均匀缓慢，特别是当试件即将开始受力时，要注意控制好速度，否则易发生实验失败甚至损坏机器。2.铸铁压缩时，不要靠近试件观看，以免试件破坏时有碎屑飞出伤眼。试件破坏后，应及时卸载，以免压碎。五、实验记录及数据处理表1.试件几何尺寸及测定屈服和极限载荷的实验记录表低碳钢和铸铁压缩的力学性能六、
12、试验结果分析及讨论铸铁试件压缩破坏时断裂面法线与试件轴线夹角约成多少？为什么？。实验二金属材料的压缩实验一、实验目的比较低碳钢和铸铁压缩变形和破坏现象。测定低碳钢的屈服极限s和铸铁的强度极限b。比较铸铁在拉伸和压缩两种受力形式下的机械性能、分析其破坏原因。二、验仪器和设备万能材料试验机。游标卡尺。三、试件介绍根据国家有关标准，低碳钢和铸铁等金属材料的压缩试件一般制成圆柱形试件。低碳钢压缩试件的高度和直径的比例为3：2，铸铁压缩试件的高度和直径的比例为2：1。试件均为圆柱体。四、实验原理及方法压缩实验是研究材料性能常用的实验方法。对铸铁、铸造合金、建筑材料等脆性材料尤为合适。通过压缩实验观察材料
13、的变形过程、破坏形式，并与拉伸实验进行比较，可以分析不同应力状态对材料强度、塑性的影响，从而对材料的机械性能有比较全面的认识。压缩试验在压力试验机上进行。当试件受压时，其上下两端面与试验机支撑之间产生很大的摩擦力，使试件两端的横向变形受到阻碍，故压缩后试件呈鼓形。摩擦力的存在会影响试件的抗压能力甚至破坏形式。为了尽量减少摩擦力的影响，实验时试件两端必须保证平行，并与轴线垂直，使试件受轴向压力。另外。端面加工应有较高的光洁度。低碳钢压缩时也会发生屈服，但并不象拉伸那样有明显的屈服阶段。因此，在测定Ps时要特别注意观察。在缓慢均匀加载下，测力指针等速转动，当材料发生屈服时，测力指针转动将减慢，甚至
14、倒退。这时对应的载荷即为屈服载荷Ps。屈服之后加载到试件产生明显变形即停止加载。这是因为低碳钢受压时变形较大而不破裂，因此愈压愈扁。横截面增大时，其实际应力不随外载荷增加而增加，故不可能得到最大载荷Pb,因此也得不到强度极限?b，所以在实验中是以变形来控制加载的。铸铁试件压缩时，在达到最大载荷Pb前出现较明显的变形然后破裂，此时试验机测力指针迅速倒退，从动针读取最大载荷Pb值，铸铁试件最后略呈故形，断裂面与试件轴线大约呈450。图22低碳钢压缩图铸铁压缩图五、实验步骤试验机准备。根据估算的最大载荷，选择合适的示力度盘按相应的操作规程进行操作。测量试件的直径和高度。测量试件两端及中部三处的截面直
15、径，取三处中最小一处的平均直径计算横截面面积。将试件放在试验机活动台球形支撑板中心处。开动试验机，使活动台上升，对试件进行缓慢均匀加载，加载速度为/min。对于低碳钢，要及时记录其屈服载荷，超过屈服载荷后，继续加载，将试件压成鼓形即可停止加载。铸铁试件加压至试件破坏为止，记录最大载荷。取出试件，将试验机恢复原状。观察试件。试验后材料破坏情况观察低碳钢铸铁两种材料的破坏变形情况，分析原因：低碳钢：试样逐渐被压扁，形成圆鼓状。这种材料延展性很好，不会被压断，压缩时产生很大的变形，上下两端面受摩擦力的牵制变形小，而中间受其影响逐渐减弱。铸铁：压缩时变形很小，承受很大的力之后在大约45度方向产生剪切断裂，说明铸铁材料受压时其抗剪能力小于抗压能力。图2
