低碳钢拉伸实验指导书.docVIP

实验一 低碳钢拉伸实验及弹性模量E的测定 一、实验目的 1．了解试验设备——WDW3100微控电子万能试验机的构造和工作原理，掌握其操作规程及使用时的注意事项。 2．测定碳钢的屈服极限、强度极限、延伸率、断面收缩率。 3．测定弹性模量E。 4．观察拉伸过程中的各种现象，自动生成并打印拉伸图（P一曲线）。 5．分析材料的力学性质。 二、实验设备和量具 1．设备：WDW3100微控电子万能试验机（图1-1）。 2．计算机（安装实验机控制系统软件---如图1-2），打印机一台。 3．电子应变引伸计。 4．量具：游标卡尺。 WDW3100微控电子万能试验机主要技术参数： ①最大试验力：100KN； ②移动横梁行程：1200mm； ③试验力精确度：0.5%； ④试验速度：0.05—500mm/min； ⑤横梁位移显示分辨率：0.01mm； ⑥试验区宽度：570 mm。 工作原理： WDW3100微控电子万能试验机主要由上横梁、移动横梁、台面及两侧立柱组成框架结构，滚珠丝杠固定在台面和上横梁之间，两滚珠丝杠配合螺母及导套固定在移动横梁上。电机通过三级同步带轮减速后带动丝杠旋转，推动移动横梁在设定速度下作直线运动以实现各种试验功能。 三、实验试件 低碳钢试件如图l—3。夹持部分用来装入试验机夹具中以便夹紧试件，过渡部分用来保证标距部分能均匀受力，这两部分的形状和尺寸，决定于试件的截面形状和尺寸以及机器夹具类型。标距0是待试部分，也是试件的主体，其长度通常简称为标距，也称为计算长度。试件的尺寸和形状对材料的塑性性质影响很大。为了能正确地比较各种材料的力学性质，国家对试件尺寸作了标准化规定。 拉伸试件分比例试件和非比例试件两种。比例试件系按公式计算而得。式中为标距，为标距部分原始截面积，系数通常为5.65和11.3（前者称为短试件，后者称为长试件）。据此，短、长圆形试件的标距长度分别等于5、10。非比例试件的标距与其原横截面间无上述一定的关系。 根据国家标准（GB228—87）将比例试件尺寸列表如下： 试件 标距长度（mm） 横截面积A0（mm） 圆形试样 直径 表示延伸率 的符号 比例 长 10d0 任意 任意 短 5d0 表中:①d0表示试件标距部分原始直径； ②、分别表示标距长度L0为d0的10倍或5倍的试件延伸率。 常用试件的形状尺寸、表面粗糙度等可查国家标准GB228—87中的附录一、二。 四、实验方法及实验原理 1、测定试件的截面尺寸 圆试件测定其直径的方法是：在试件标距长度的两端和中间三处予以测量，每处在两个相互垂直的方向上各测一次，取其算术平均值，然后取这三个平均数的最小值作为。 2、试件标距长度的确定 除了要根据圆试样的直径来确定外，还应将其化到5mm或10mm的倍数。等于或大于2.5mm但小于7.5mm者化整为5mm；等于或大于7.5mm者进为10mm，依此类推。在标距两端各打一小标点，使其连线平行于试样的轴线。将两标点间的距离等分10格或20格，并刻出分格线，以便观察变形分布情况，测定其伸长率。 3、试验加载范围 根据低碳钢的强度极限，估计加在试件上的最大载荷，确定试验机最大试验力是否足够。由于试验机测力部分本身精确度的限制，WDW3100微控电子万能试验机的测力范围为：最大试验力100KN的0.4%--100%，即0.4KN—100KN。实验时应保证全部待测载荷均在此范围之内。 4、试验过程分析 正式实验开始，用慢速加载，使试件的变形匀速增长。国家标准规定的拉伸速度是：屈服前，应力增加速度为10MPa／s，屈服后，试验机活动夹头在负荷下的移动速度不大于0.5／min。 对于低碳钢来说，屈服时的曲线如图1—4(a)所示，其中PS上叫做上屈服载荷，与锯齿状曲线段最低点相应的最小载荷PS下叫下屈服载荷。由于上屈服载荷随试件过渡部分的不同而有很大差异，而下屈服载荷则基本一致，因此一般规定用下屈服载荷来计算屈服极限。有些材料，屈服时的曲线基本上是一个平台的曲线而不是呈现出锯齿形状，如图1—4(b)所示。 屈服阶段终了以后，要使试件继续变形，就必须加大载荷。这时载荷—变形曲线将开始上升，材料进入强化阶段，试件的横向尺寸有明显的缩小。 如果在强化阶段的某一点处进行卸载，则可以得到一条卸载曲线，实验表明，它与曲线的起始直线部分基本平行。卸载后若重新加载，加载曲线则沿原卸载曲线上升直到该点，此后曲线基本上与未经卸载的曲线重合，这就是冷作硬化效应。 随着实验的继续进行，当载荷达到某一值Pb，载荷不再增加的情况下，ΔL继续增加，试件开始出现颈缩现象，继续拉伸直至试件最后在颈缩处断裂。根据测得的Pb可以按 计算出强度极限。其拉伸过程如图1-5所示。 5、试件断后标距部分长度的测