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1、低碳钢拉伸试验一、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 拉伸试验是评定金属材料性能的常用检测方法，可以测定试样的强度与塑性性能。 试验过程中用万能材料试验机拉伸试样，直至断裂；用游标卡尺量测试样的原始标距（L）、断后标距（L）、试样直径（d ）以及试样断裂后缩颈处最小直径（d）,并从0 u 0 u计算机中读出最大拉伸力（P）和试样应变为0.2时对应的拉力（P ）；之后根据计算m 0.2公式对试验数据进行处理得出断后伸长率（A）、断面收缩率（Z）、抗拉强度（R）、非m 比例延伸强度（Rp0.2）等
2、，最后进行误差分析。运用得出的数据，根据follomon公式以 及线性拟合计算低碳钢的应变硬化指数n和应变硬化系数k。低碳钢试样在拉伸试验中表现出较为典型的变形-抗力之间的关系，在“力-延伸曲 线”中可以看到明显的四个阶段：1. 弹性阶段：这一段试样发生完全弹性变形，当载荷完全卸除，试样恢复原样；2. 屈服阶段：这一阶段试样明显增长，但载荷增量较小并出现上下波动，若略去 这种载荷读数的微小波动，屈服阶段在“力-延伸曲线”上可以用水平线段表 示；3. 强化阶段：由于材料在塑性变形过程中发生加工硬化，这一阶段试样在继续伸 长的过程中，抗力也不断增加，表现为曲线非比例上升；4. 颈缩阶段和断裂：试样
3、伸长到一定程度之后，载荷读数开始下降，此时可以看 到在试样的某一部位的横截面面积显著收缩，出现颈缩现象，直到试样被拉断。试验一般在室温10C30C的温度范围内进行，若对温度有严格要求，则温度应控 制在23C5C范围内。三、试验设备及材料3.1 试验材料与试样3.1.1 试验材料表 1 试验材料材质热处理特点低碳钢退火：将钢加热到Ac3或Acl以上 30-50C，保温一段时间后，缓慢而均匀的 冷却降低硬度，使材料便于加工， 使钢晶粒细化，消除应力低碳钢正火：将钢加热到Ac3或Acm以上30-50C，保温后在空气中冷却使晶粒细化，各项机械性能均 较好低碳钢淬火：对于亚共析钢，即低碳钢和中碳钢 加热
4、到Ac3以上30-50C，在此温度下保 持一段时间，使钢的组织全部变成奥氏体， 然后快速冷却（水冷或油冷）的过程硬度大，适合对硬度有特殊要 求的部件3.1.2 试样本试验使用 退火低碳钢、 正火低碳钢、 淬火低碳钢的 R4 圆形截面比例 试样(GB/T228-2002 )各一个。根据GB/T228-2002规定，R4试样的规格如下 表2 R4比例试样参数比例系数 k二L/J试样直径d/mm过度弧半径 r/mm原始标距L/mm平行长度L /mmC5.65102 7.550=55尺寸公差/mm0.07形状公差/mm0.04图1低碳钢拉伸试验R4试样3.2测量工具、仪器、设备1.设备仪器(1) 游标
5、卡尺a. 国标GB/T228-2002中要求其分辨率应优于0.1mm，准确到土0.25；b. 实验室中游标卡尺的量程为150mm，精确度为0.02毫米。(2) 引伸计a. 国标GB/T228-2002中规定测定非比例延伸强度时应使用不劣于1级准确度的引伸计, 测定抗拉强度时应使用不劣于2级准确度的引伸计；b. 实验室中使用电子引伸计，型号为YYU,其规格为25/50,即标距为50.0mm，最大位 移为25.0mm；变形量精度为1%。(3) 材料试验机a. 国标GB/T228-2002中规定应使用1级或优于1级准确度的材料试验机。b. 实验室中的万能材料试验机的型号是“ WDW-200D微机型控
6、制电子式万能材料试验 机”，其各项参数为：试验力准确度：优于示值的0.5%；变形测量准确度：在引伸计满量程的2%100%范围内优于示值的1%；横梁位移测量：分辨率的0.001mm；衡量速度：6mm/min；测力传感器的精度：0.005。(4) 试样标线器实验室中的试样标线器的规格为：每格10mm, 共10格；标距误差1%。四、实验步骤1将试样编号为1、2、3 (每根试样的热处理信息未知，需由测量分析得出)；2测量试样的原始直径。在试样粗细均匀范围内的两端和中间取三个横截面，在每个横 截面相互垂直的方向上个测量一次，算出三处的直径平均值，取其中最小的数据最为试样的原始直径值;3用试样标线器标识标
7、距，每根试样划4条标距，最两端两条相距60mm，中间两条相 距 40mm；4. 在万能材料试验机上装卡试样；5. 安装引伸计，确保引伸计与计算机正确相连并可用；6. 进行试验。通过计算机对试验机参数进行设置,之后启动加载程序，电脑自动记录“力 -延伸曲线”上下屈服点对应的力、试验过程中的最大力等各项参数；在达到最大力之后, 取下引伸计，试验机继续加载直至试样断裂；停止试验机；7取下试样，将两段试样沿断口对齐，用游标卡尺测量断后标距，测量6次取算数平均 值；断口处最小直径，相互垂直的方向上各测量一次后取算数平均值；& 1、2、3号试样分别进行上述2至7步骤；9.数据处理。五、试验结果及讨论1.原
8、始试验数据对试验数据的有效性进行初步分析，原则上只有断裂处与最接近的标距标记的距离不小 于原始标距的三分之一情况方为有效(GB/T228-2002)。该试验中，3号试样断裂处在试样 的一端，因此3号试样的断后标距为无效数据。表1试样断前标距和原始直径试 样 编 号试样断裂前原始 标距/L0/mm上部中部下部原始 直径/ d0/mm测量值/mm平均 值/mm测量值/mm平均 值/mm测量值/mm平均 值/mm150.010.0010.0410.0210.0010.0010.0010.0610.0410.0510.00250.010.0010.0210.0110.0010.0410.0210.04
9、10.0410.0410.01350.010.0010.0010.0010.0010.0010.0010.0010.0010.0010.00表2试样断后标距和断后颈缩处直径测量组别试样断裂后1号试样2号试样3号试样L“/mmdu/mmLu/mmdu/mmLu/mmdu/mm167.745.7468.526.04数据失效6.6425.7068.60数据失效35.7268.62数据失效45.7468.44数据失效55.7468.50数据失效65.8068.52数据失效平均值Lu =67.743q= 5.74Lu =68.53酣=6.04数据失效酣=6.64表3试样1的试验数据序号最大力非比例伸长率
10、/%最大试验力/KN抗拉强度/MPa下屈服强度/MPa!=36 Ba322. 002T6. LIO23 D.92. 00城000. DD0- 00厂U-o -u :1 .r-!1-+14丄！ 丁T+丄+_L-IiIrI11iL仝.DO16- DO200024. 0D28u 00图1试样1的应力-应变曲线表4试样2的试验数据36. 口0121.0999231.156396.6896245.65850D. 亠0. DO15EL 100= 360. LIO300. 0025 D. zoo, 15Db 100. 0050. 00=1 亠-T1-+4-+1T亠TXIT+丄十+十丄丁亠丄丄！11T+丄十+
11、丄T!I!丄UB 00日.10LZ 5021匚町25- 2D-1037,300序号最大力非比例伸长率/%最大试验力/KN抗拉强度/MPa下屈服强度/MPa221.11734.781441.9601284.089图2试样2的应力-应变曲线表5试样3的试验数据序号最大力非比例伸长率/%最大试验力/KN抗拉强度/MPa规定非比例延伸强度/MPa31.08501353.411680.0484Rp0 2554.5964MPa72D= &LDa 500. 00480. 0040D. 52 Db 24 = 160. 00SO. OD0= UOOu 9blu 922- SB3.S44= Bu?6- 727u
12、63Ba 6Q9.60图3试样3的应力-应变曲线表6均匀塑性变形阶段力-延伸数据1号试样2号试样3号试样力/N延伸 L/mm力/N延伸 L/mm力/N延伸 L/mm1216261.5698244281.5264437720.25892225441.6977255451.6582445070.27543235181.9307265491.8600455190.29984245162.2194275132.1034465360.32645255262.5709285172.4061475480.35556265342.9935295192.7673485390.38717275353.518930
13、5233.2108495400.42378285394.2086315283.7727505340.46579295605.2230325414.5440515490.517810306517.2492335745.7540525150.5838选取均匀变形阶段试验数据点的时候，采取均匀取点的方式，力值每间隔约1000N取 一个点，每个试样选取10个数据点。2试验数据处理（1）断后伸长率断后标距测量准确度SL =口 *刖_n- 1(63.52-6 8.53)2+(68.6 0-6S.53)24-(68.62-63.53D2-H(6 8.44-68.53)2+(68.50-68.52+(6E6-1=0.067 0.25因此，试验测量的断后标距数据可用。1号试样：Lu Lo67.74 50A =X 100% =X 100% = 35.48%Lo50断后标距测量的不确定度，因此，由此可得：Lu0,0670,0167,
