低碳钢的拉伸及卸载实验报告.docVIP

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低碳钢的拉伸及卸载实验 一、实验目的与要求 熟练掌握电子万能试验机的构造及使用方法 分析金属材料在拉伸时的基本性能 编制相应程序进行实验 观察低碳钢在拉伸及卸载时的各种现象,并测定低碳钢在拉伸时的屈服极限,强度极限,延伸率和断面收缩率及低碳钢的弹性模量E。 观察试样受力和变形两者间的相互关系,并注意观察材料的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象。 测绘低碳钢的载荷—变形(曲线)并分析力与变形之间的关系 观察低碳钢在拉伸强化阶段的卸载规律及冷作硬化现象 二、实验仪器 电子万能试验机、电子式引伸计、游标卡尺、小铁锤 三、实验原理与方法 在拉伸实验前,测定低碳钢试件的直径和标距。实验时,首先将试件安装在实验机的上、下夹头内,并在实验段的标记处安装引伸仪,以测量实验段的变形。然后开动实验机,缓慢加载或者实验达到一定程度对试件进行卸载,与实验机相联的微机会自动绘制出载荷-变形曲线(曲线,见图4-1)或应力-应变曲线(曲线,见图4-2),随着载荷的逐渐增大或者逐渐减小,材料呈现出不同的力学性能: (1)弹性阶段(Ob段) 在拉伸的初始阶段,曲线(Oa段)为一直线,说明应力与应变成正比,即满足胡克定理式,这一阶段称为弹性阶段。线性段的最高点称为材料的比例极限(),线性段的直线斜率即为材料的弹性摸量E。弹性阶段后,曲线不为直线(ab段),应力应变不再成正比,但若在整个弹性阶段卸载,应力应变曲线会沿原曲线返回,载荷卸到零时,变形也完全消失。卸载后变形能完全消失的应力最大点称为材料的弹性极限(),一般对于钢等许多材料,其弹性极限与比例极限非常接近。 (2)屈服阶段(bc段) 超过弹性阶段后,应力几乎不变,只是在某一微小范围内上下波动,而应变却急剧增长,这种现象成为屈服。屈服阶段出现的变形,是不可恢复的塑性变形。使材料发生屈服的应力称为屈服应力或屈服极限()。当材料屈服时,如果用砂纸将试件表面打磨,会发现试件表面呈现出与轴线成斜纹。这是由于试件的斜截面上作用有最大切应力,这些斜纹是由于材料沿最大切应力作用面产生滑移所造成的,故称为滑移线。 (3)强化阶段(ce段) 经过屈服阶段后,若要使其继续伸长,由于材料在塑性过程中不断发生强化,因而试样中的抗力不断增长。这一阶段成为强化阶段。在强化阶段试样的变形主要是塑性变形,其变形量要远大于弹性变形。在此阶段中可以较明显地观察到整个试样横向尺寸的减小。 若在此阶段卸载,则卸载过程的应力应变曲线为一条斜线(如斜线),其斜率与比例阶段的直线段斜率大致相等。当载荷卸载到很小时,变形并未完全消失,应力减小至很小时残留的应变称为残余应变。卸载完之后,立即再加载,则加载时的应力应变关系基本上沿卸载时的直线变化。因此,如果将卸载后已有塑性变形的试样重新进行拉伸实验,其比例极限或弹性极限将得到提高,这一现象称为冷作硬化。 在硬化阶段应力应变曲线存在一最高点,该最高点对应的应力称为材料的强度极限(),强度极限所对应的载荷为试件所能承受的最大载荷。 (4)颈缩阶段(ef段) 试样拉伸达到强度极限之前,在标距范围内的变形是均匀的。当应力增大至强度极限之后,试样出现局部显著收缩,这一现象称为颈缩。颈缩出现后,使试件继续变形所需载荷减小,故应力应变曲线呈现下降趋势,直至最后在f点断裂。试样的断裂位置处于颈缩处,断口形状呈杯状。 由于“紧缩”部分的横截面面积急剧减小,因此荷载读数反而降低,一直到试样被拉断。这一阶段也被称为局部变形阶段。 四、实验步骤 在材料上用小铁锤在靠近端部处敲出两个小点作为标记,量出标记点之间的距离。 测量低碳钢的初始直径和初始标距长度:在试样标距段的两端和中间三处测量试样直径,将三处直径取平均值并做好记录,该平均值取作试样的初始直径。用游标卡尺测量低碳钢试样的初始标距长度。 安装试件:开启电子万能试验机电源,与电脑联机,在试验机上装夹低碳钢试样:先用下夹头卡紧试样一端,再下降试验机活动横梁,使上端缓慢插入夹头的卡板中,锁紧夹头,进行保护从而消除夹持力。 在试样的试验段上安装引伸计,注意安装后须轻轻拔出引伸计定位销钉。并清零位移。 选择编制好的试验程序,运行应用程序并开始实验。 在最初加载过程中,还处于弹性阶段,记住保载时的数据,便于计算弹性模量E弹性阶段。进入屈服阶段后,变形变大,当界面提示引伸计已到量程范围时,迅速拆卸引伸计。继续按照程序实验,进行两次卸载后,继续加载直至试样断裂。 在实验过程中,注意观察屈服(流动)、强化,卸载规律、颈缩、断裂等现象。 试样断裂后,取下试样,测量断后最小直径,断后标距长度。 数据处理。 五、实验数据记录 试验前试样尺寸 材料 初始标距/mm 初始直径/mm 初始横截面面积/mm2 截面1 截面2 截面3 平均 低碳钢 95.29 9.96 9.96 9

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