低碳钢拉伸试验报告材科 1002班 任惠41030096一、试验目的1、测定低碳钢在退火、正火和淬火三种不同热处理状态下的强度与塑性性能2、测定低碳钢的应变硬化指数和应变硬化系数二、试验原理和要求原理：低碳钢材料的机械性能指标是由拉伸破坏试验来确定的，拉伸过程有弹性变形、塑性变形和断裂三个阶 段通过拉伸试验，可以确定材料的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、断面收缩率等性能指标 而且可以通过 Hollomon公式计算出材料的应变硬化系数与应变硕化指数要求：按照相关国标标准（GE,/T228-2002：金属材料室温拉伸试验方法）要求完成试验测量工作三、试验材料与试样试验材料：退火低碳钢、正火低碳钢、淬火低碳钢的R4标准试样各一个试样规格尺寸及公差要求如表 1、表 2所示；试样示意图如图 1所示：表1 R4试样的规格尺寸原始标距Lo平行长度Lc截而原始直径d过渡弧半径r头部直径d'50 mm60 mni10 mm8 mm20 mm表2 R4试样的横向尺寸公差尺寸公差形状公差±0.07 mm0.04 mm四、试验测试内容与相关的测量工具、仪器、设备L试验测试内容（1）直接测量的物理量：试样的原始标距L。
断后标距J、原始直径d断后直径比⑵ 连续测量加载过程中的载荷P和试样的伸长量小汕丄由万能材料试验机给出应力■应变曲线）2. 测量工具、仪器、设备(1) 万能材料试验机其主要技术规格及参数如下：a.最人试验力：200 kNb试验力准确度：优于示值的 0.5%c. 力值测量范I制：最人试验力的0.4%-100%d. 变形测量准确度：在引伸计满量程的2%-100%范I制内优于示值的1%e. 横梁位移测量：分辨率的 O.OOlminf. 横梁速度范I判:0.005nun niui -500nmi niiii,无级，任意设定g. 夹具形式：标准楔形拉伸附具、压缩附具、弯曲附具(2) 游标卡尺：精确度0.02 nun(3) 载荷传感器： 0.5级，是指载荷传感器示值的最大相对误差为±0.5%(4) 引伸计：标距为50 mm, 0.5级， 0.5级引伸计的标距相对误差为±0.5%(5) 划线器：标记应准确到±1%注：低碳钢淬火后抗拉强度可达600MPa，而试样直径为lOnmi，故最大试验力为：600 MPaXgO kN<200 kN,因此试验机加载能力满足耍求五、试验步骤1. 拿到试样，给试样标号： 1号、2号和3号；2. 用游标卡尺分别测量三个样品的两端和中间这三个位置上相互垂直方向的直径山，记录数据，并对照R4标准试样的横向尺寸公差和形状公差，看试样是否满足要求，若不符合，则换一个试样重新测量；3. 用划线器在试样上标记试样的原始标距L。
标记4条线，线和线之间的距离是10mm+40mm+10mm；4. 将引伸计固定在试样的标距之间，同时将试样安装卡紧至拉伸试验机的夹头之间，试验中用引伸计检 测试样的 变形量，载荷传感器固定安置于试验机的下横梁和下夹头之间；5. 设置试验参数，第一步，设置实验类型为拉伸试验，第二步，将载荷与位移的数值清零，第三步，选 择等位移的控制方法，设置试验机的拉伸速率为6niiii, niintn,第四步，点击“实验开始”按钮，启动测试 过程，计算机自 动绘制出载荷-位移曲线，当曲线趋于平缓时，摘除引伸计：6. 继续拉伸试验，观察试样出现颈缩直至断裂，试验机自动停止，从试验机的夹头之间取下试样，观察断II形 貌；7. 再用游标卡尺测量断后标距和颈缩处最小直径*［习；8. 重复以上步骤，测量不同热处理状态的试样9. 根据测试结果，处理数据注：[1 ]国标规定，试样平行长度的屈服期间应变速率应在0.00025/S-0.0025/S，因为试样平行长度为60 nun, 60 imnXO.00025/sX 60 s-0.9 imnnun, 60 lmnX0.0025 /sX60 s-9 niminin.即试样被拉伸的速度范闱足 0.9 mm/min,【灭 1 此设定试验机的拉伸速率为6 nini min符合耍求。
[2] 要求断后标距的测呈工具分辨率要优于0.1 mm准确到±0.25 mm,因此可以用粘度为0.02mm的游标卡尺测虽多组数据, 求均值和方差[3] 要求断裂后最小横截而积的测定应准确到±2%,因此可以测呈多组数据求方差六、实验数据1试样原始尺寸测量表 3 试样原始尺寸测量记录表试样 标号原始标 距Lo；mm试样的原始直径do/mm试样原始 而积So/mm2上端测量中端测量下端测量—次•欢平均值—次平均值—次平均值150.09.929.949.939.949.949.949.949.949.9477.44250.09.869.929.899.909.929.919.909.929.9176.82350.09.909.909.909.909.909.909.909.909.9076.98根据规定，R4试样的原始直径do应该满足尺寸公差要求9.93nmivdovlO.O7nmi但是由测量结果可以看出1、 2、3号试样均不满足此要求但是三个试样的最人直径和最小直径之差均没有超过0.04mm，满足R4试样的形状公差要求其中试样原始横截面积S0=iA02, do取的是上端、中端和下端测量平均值中的最小值。
2. 试样断后尺寸测量表 4 试样断后尺寸测量记录表试样 标号测量内容断后测量值平均值断后横截而积 Su；mm21断后标距Lu/mm6&646&5068.526&646&686&666&6125.07断后直径djmm5.665.645.652断后标距Lu/mm693069.2469.2727.53断后直径djmm5.905.925.945.905.925.925.923断后标距Lu/mm23.41断后直径djmm5.505.425.46中'二切:(1) 1号试样测量六组断后标距，故_ /(68.64-68.61)2 +(68.50-68.61)2 +(68.52-6&61)'+(68・64-68.61)'+ (68・68-68.61) ，+(68・66-68.61)' =6-1=0.077mm<0.25inin 因此测量的断后标距符合国标精度要求2) 2号试样测量六组断后直径，因此, “5.90 - 5.92)' +(5.92 - 5.92 )，+( 5.94 - 5.92) ' +( 5.90 - 5.92 )，+(5.92 - 5.92 )， +(5.92 - 5.92)'乂 珂 口 --- =0.015 nim<0.02111111由于Adu的值小于游标卡尺的测量精度，而断后直径是由游标卡尺测得的，因此至少要人于0.02mm故,Ar/ =Jo.O15° + 0・02~ = 0.02511UU , ■[< = 丄 =0.42% < 1%血 5.92因此测量的断后直径符合国标精度要求。
⑶3号试样由于断I I处离试样一端太近，其塑性变形范I韦I已经超过标距线，因而无法得到其断后伸长率A,故 其断后标距不用测量3. 由拉伸试验机得到的数据表5由试验机得到的 1、2和3号试样实验数据试样标号屈服强度ReL或RpO 2vMPa抗拉强度Rm/MPa修约刖修约后修约刖修约后1267.97327042939254302287.289285446.25464453381.5423380568.33835701、2和3号试样的应力应变曲线如图2的(a)、(b)和(c)所示其中由于3号试样的应力应变曲线的屈 服阶段不明显，故采用规定非比例延伸强度Rpo二来表征强度性能 其中拉伸试验性能测定结果数值的修约要求如表6所示表 6性能结果的数值修约间隔要求性能范用修约间隔<200 MPa1 MPaRfL，Rm>200-1000 MPa5 MPa>1000 MPa10 MPaA0.5%Z0.5%(a)l 号试样⑹2号试样(c)3号试样图 2 1、2 和 3 号试样的应力应变曲线七. 实验数据处理1 强度性能强度性能可由屈服强度(规定非比例延伸强度Rpo J和抗拉强度表征，列于表5中2 塑性性能(15断后伸长率A断后伸长率计算公式：心耳如"00%1 号试样：a= 68 • 6170.0 = 37 22%,修约后 A=37.0%50.02 号试样：A = 69 • 2 _ 50.0 = 38 54%,修约后 A=38.5%50^03号试样由于断II处离试样一端太近，其塑性变形范围已经超过标距线，因而无法得到其断后伸长率。
100% ,其中 S° =扌兀 dj , Su = £兀 dju(2)断面收缩率 Z断面收缩率计算公式： Z =号试样:Z= 777心筈07 =67,63%9 修约后 Z=67 •77.44 5%76.82-27.53号试样:76 82= 64 修约后 Z=64 •0%76.98-23.41号试样:/= =6959%> 修约后 Z=69 •76.98 5%3 应变硬化系数与应变硬化指数 pM 在载荷J立移曲线的硕化阶段取几个点，可以求得：工程应力工程应变二学 S A已知真应力S、真应变亡与工程应力6工程应变有以下关系：S = CF(1 + = J伴=吨+&)由此导出Hollomon公式：S = Ke“*为应变硬化系数，n为应变硬化指数对S = Ke”公式取对数，得：hiS = hiK + nine.根据试验所得真应力、真应变数据做出InS-liN曲线，则曲线的斜率即为应变硬化指数m曲线与InS轴的截距即为lnK,由此得到应变硕化系数K1 号试样:根据1号试样的应力应变曲线图(图2(a)),在均匀塑性变形阶段取10个点，如表7所示表7 1号试样塑性变形取点列表载荷/kN形变量AL.mm工程应力a/MPa工程应变真应力S真应变eInSlne24.1731.6293312.150.0326322320.03215.7756-3.439925.6131.9769330.750.0395343.820.03885.8401-3.249926.7982.3255346.050.0465362.140.04555.8920-3.090928.162.8224363.640.0564384.160.05495.9511-2.902029.1983.3057377.040.0661401.970.06405.9964-2.748630.2423.9346390.520.078。