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1、金属材料的拉伸及弹性模量测定实验一、实验日的1、观察低碳钢和铸铁在拉伸过程中的力与变形的关系。2、测定低碳钢的弹性模量E。3、测定低碳钢拉伸时的屈服极限；强度极限，伸长率和截面收缩率4、测定铸铁的强度极限。5、比较低碳钢（塑性材料）与铸铁（脆性材料）拉伸时的力学性质。6、了解CMT微机控制电子万能实验机的构造原理和使用方法。二、实验原理试件夹持在夹具上，点击试件保护键，消除夹持力，调节拉力作用 线，使之能通过试件轴线，实现试件两端的轴向拉伸。试件在开始拉伸之前，设置好保护限位圈，微机控制系统首先进入 POWERTEST3.0界面。试件在拉伸过程中，POWERTEST3.0软件自动描 绘出一条力
2、与变形的关系曲线如图12，低碳钢在拉伸到屈服强度 时，取下引伸计，试件继续拉伸，直至试件被拉断。低碳钢试件的拉伸曲线（图12a）分为四个阶段一弹性、屈服、强化、 颈缩四个阶段。铸铁试件的拉伸曲线（图12b）比较简单，既没有明显的直线段，也 没有屈服阶段，变形很小时试件就突然断裂，断口与横截面重合，断 口形貌粗糙。抗拉强度。b较低，无明显塑性变形。与电子万能实验 机联机的微型电子计算机自动给出低碳钢试件的屈服载荷Fs、最大 载荷Fb和铸铁试件的最大载荷Fb。取下试件测量试件断后最小直径dl和断后标距11，由下述公式。=c =b5 =匕L x100%v = 1 x100%s Ab AlA可计算低碳
3、钢的拉伸屈服点。s。、抗拉强度。b、伸长率0，和断面 收缩率甲；铸铁的抗拉强度。b。低碳钢的弹性模量E由以下公式计算：Fl&A0 式中 F为相等的加载等级， 1为与 F相对应的变形增量。三、 三、实验设备和仪器1. CMT微机控制电子万能实验机2. 电子式引伸计仪3. 游标卡尺4. 钢尺四、实验步骤(1)低碳钢拉伸试验步骤按照式样、设备的准备及测试工作，大致可以将低碳钢拉伸试验步骤 归纳如下：首先，将式样标记标距点，测量式样直径do及标距lo。在式样标距 段的两端和中间3处测量式样直径，每处直径取两个相互垂直方向的 平均值，做好记录。3处直径的最小值取作试验的初始直径do。用 扎规和钢板尺测量
4、低碳钢式样的初始标距长度lo。接着，安装试件。按照微机控制电子万能试验机的操作方法，运行电 子万能试验机程序，并开启控制器电源。先将有力传感器的夹具夹住式样的一端，在微型电子计算机电子万能 试验机应用软件界面中执行力清零；在移动横梁，使式样的另一端缓 慢插入另一夹具的V型卡板中，锁紧夹头，进行保护从而消除加持力。 在式样试验段上安装引中计，将引伸计的标距杆垫片垫好，或插好定 位销钉；并清零位移。选择低碳钢拉伸试验方案，在控制软件界面中开始运行试验。在弹性 阶段，读取每增加尸时的引伸计的读数，并记录下来。进入屈服阶段后，变形增大，当界面提示引伸计已到量程范围时，拆卸引伸计；手动切换引伸计后，设定
5、的切换点不再作用，继续试验，注意观察式 样的变形情况和“颈缩”现象。最后，取下式样，翁合断口对准拼装，测量式样的最小直径dl和标距长度11.(2)铸铁拉伸实验步骤铸铁拉伸实验步骤与低碳钢拉伸实验步骤相同，只因铸铁是脆性材料，无需再式样上刻画及标记标距点，无需安装引伸计，无需记录标 距变形。五、实验数据及处理结果Fs =19.432(KN)Fb=30.214( KN)do = 10mm d 1 = 5.84mmlo = 87.3mm 11 = 115.7 mmAo = ； do 2 = 7.85 x 10-5( m 2)冗A= d 2= 2 .68x 10 5 (m 2)F八小 ，、b=s =2
6、 .48 x10 5 (kN / m2 )s k0F 。，、b = _心=3 . 85 x 10 5 (kN / m 2) bA0S = 10 x 100 % = 32 .5 %0W = A0 A1 x 100 % = 65 .8% A0低碳钢的弹性模量E由以下公式计算Kb = 0.011625mmE = KFl*=2.19 x 108(pa)作图可得数据如下F/kN位移/mmF/kN位移/mm3.9940.3558.0360.74111.9881.09615.9781.43721.9361.82920.0222.12919.6722.41819.812.77920.0293.06820.2983.28520.0054.45725.687.52328.811.79530.21417.10530.15927.53825.9931.29320.33332.809图像如下:铸铁拉伸实验数据处理和绘图F 19.758(kN)bd = 9.81mm0A =K d2 = 7.55x 10-5(m2)0 4 0F ，、 b = b = 2.62 x 105( kN / m 2)0数据如下F/kN位移/mm4.1350.227.9870.50412.0980.88716.121.33719.7581.971
