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1、实验一 金属材料拉伸实验拉伸试验是检验金属材料力学性能普遍采用的一种极为重要的基本试验。金属的力学性能可用强度极限b、屈服极限s、延伸率、断面收缩率和冲击韧度k五个指标来表示。它是机械设计的主要依据。在机械制造和建筑工程等许多领域，有许多机械零件或建筑构件是处于受拉状态，为了保证构件能够正常工作，必须使材料具有足够的抗拉强度，这就需要测定材料的性能指标是否符合要求，其测定方法就是对材料进行拉伸试验，因此，金属材料的拉伸试验及测得的性能指标，是研究金属材料在各种使用条件下，确定其工作可靠性的主要工具之一，是发展新金属材料不可缺少的重要手段，所以拉伸试验是测定材料力学性能的一个基本试验。一、实验目
2、的1、测定低碳钢在拉伸过程中的几个力学性能指标：屈服极限s、强度极限b、延伸率、断面收缩率。铸铁的b 。2、观察低碳钢、铸铁在拉伸过程中的各种现象，绘制拉伸图(PL图)由此了解试件变形过程中变形随荷载变化规律，以及有关的一些物理现象。3、观察断口，比较低碳钢和铸铁两种材料的拉伸性能，及断口形貌。二、实验设备仪器及量具万能材料实验机，引伸仪，划线台，游标卡尺；小直尺。三、试件 金属材料拉伸实验常用圆形试件。为了使实验测得数据可以互相比较，试件形状尺寸必须按国家标准GB22876的规定制造成标准试件。如因材料尺寸限制等特殊情况下不能做成标准试件时，应按规定做成比例试件。图1为圆形截面标准试件和比例
3、试件的国标规定。对于板材可制成矩形截面。园形试件标距L。和直径之比，长试件为L0d010，以10表示，短试件为L0d0=5以s表示。矩形试件截面面积A0和标距L0之间关系应为 或 试件两端为夹持部分，因夹具类形不同，圆形试件端部可做成圆柱形，阶梯形或螺纹形如图1。四、实验原理材料的机械性能指标s、b、是由拉伸破坏实验来确定的，实验时万能材料试验机自动给出载荷与变形关系的拉伸图(PL图)如图2所示，观察试样和拉伸图可以看到下列变形过程。 1、弹性阶段 OA 2、屈服阶段 BC 3、强化阶段 CD 4、颈缩阶段 DE由实验可知弹性阶段卸荷后，试样变形立即消失，这种变形是弹性变形。当负荷增加到一定值
4、时，测力盘的指针停止转动或来回摆动，拉伸图上出现了锯齿平台，即荷载不增加的情况下，试样继续伸长，材料处在屈服阶段。此时可记录下屈服点Ps。当屈服到一定程度后，材料又重新具有了抵抗变形的能力，材料处在强化阶段。此阶段：强化后的材料就产生了残余应变，卸载后再重新加载，具有和原材料不同的性质，材料的强度提高了。但是断裂后的残余变形比原来降低了。这种常温下经塑性变形后，材料强度提高，塑性降低的现象称为冷作硬化。当荷载达到最大值Pb后，试样的某一部位截面开始急剧缩小致使载荷下降。至到断裂，这一阶段叫颈缩阶段。 实验中可测得： Ps一屈服荷重。 Pb 最大荷重。 L1 一断后标距部分长度。 A1 一断后最
5、细部分截面积。由此可计算 1、屈服极限： 2、强度极限： 3、延伸率：4、截面收缩率： 其中A0、L0均为拉伸前试件的截面面积及标距。 五、实验步骤1.测定低碳钢的弹性常数（1）测量试样的尺寸。（2）先将低碳钢的拉伸试样安装在万能试验机上，再把引伸仪安装在试样的中部，并将指针调零。（3）按等量逐级加载法均匀缓慢加载，读取引伸仪的读数。2.测定低碳钢拉伸时的强度和塑性性能指标（1）将试样打上标距点，并刻画上间隔为或的分格线。（2）在试样标距范围内的中间以及两标距点的内侧附近，分别用游标卡尺在相互垂直方向上测取试样直径的平均值为试样在该处的直径，取三者中的最小值作为计算直径。（3）把试样安装在万能
6、试验机的上、下夹头之间。设置加载方式，调整好自动绘图装置。（4）开动万能试验机，匀速缓慢加载，观察试样的屈服现象和颈缩现象，直至试样被拉断为止。并分别记录下主动指针回转时的最小载荷和从动指针所停留位置的最大载荷。（5）取下拉断后的试样，将断口吻合压紧，用游标卡尺量取断口处的最小直径和两标点之间的距离。3.测定灰铸铁拉伸时的强度性能指标（1）测量试样的尺寸。（2）把试样安装在万能试验机的上、下夹头之间，调整好自动绘图装置。（3）开动万能试验机，匀速缓慢加载直至试样被拉断为止。用慢速加载直到试件断裂，记录最大荷载Pb值。观察自动绘图器上的曲线。六、实验数据的记录与计算1.测定低碳钢的弹性常数表1-
7、1 测定低碳钢的弹性模量试验的数据记录与计算试样尺寸： 直径 引伸仪参数： 标距 放大倍数 变形/格载荷/第 一 次第 二 次读数增量引伸仪读数n增量引伸仪读数n增量增量均值 增量均值 格增量均值 格试样在引伸仪标距内伸长的平均值 弹性模量 2.测定低碳钢拉伸时的强度和塑性性能指标表1-2 测定低碳钢拉伸时的强度和塑性性能指标试验的数据记录与计算试 样 尺 寸实 验 数 据实验前： 标 距 直 径 实验后： 标 距 最小直径 屈服载荷 最大载荷 屈服应力 抗拉强度 伸 长 率 断面收缩率 拉断后的试样草图试 样 的 拉 伸 图3.测定灰铸铁拉伸时的强度性能指标表1-3 测定灰铸铁拉伸时的强度性
8、能指标试验的数据记录与计算试 样 尺 寸实 验 数 据实验前： 直 径 最大载荷 抗拉强度 拉断后的试样草图试 样 的 拉 伸 图4.拉伸试验结果的计算精确度（1）强度性能指标（屈服应力和抗拉强度）的计算精度要求为，即：凡的数值舍去，而的数值化为，的数值者则进为。（2）塑性性能指标（伸长率和断面收缩率）的计算精度要求为，即：凡的数值舍去，而的数值化为，的数值则进为。七、结束工作1.实验时必须严格遵守实验设备和仪器的各项操作规程，严禁开“快速”档加载。开动万能试验机后，操作者不得离开工作岗位，实验中如发生故障应立即停机。2.引伸仪系精密仪器，使用时须谨慎小心，不要用手触动指针和杠杆。安装时不能卡得太松，以防实验中脱落摔坏；也不能卡得太紧，以防刀刃损伤造成测量误差。3.加载时速度要均匀缓慢，防止冲击。八、思考题： 1、低碳钢拉伸图大致可分几个阶段?每个阶段力和变形有什么关系? 2、低碳钢和铸铁两种材料断口有什么不同?它们的力学性能有何不同?(比较强度和塑性) 3、拉伸试验为什么要采用标准试件? 4、试件载面直径相同而标距长度不同，试件的延伸率和载面收缩率是否相同?
