低碳钢的拉伸试验.docx

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低碳钢的拉伸试验

序号:

1200134000101

组别：

5

深圳大学实验报告

课程名称：

材料科学基础实验

实验项目名称：

低碳钢的拉伸试验

学院

专业Z材料科学与工程

指导教师匸

钱海

报告人：

叶淳懿学号：

2016200084班级:

实验时间：

201&11.21

实验报告提交时间：

2018.11.27

教务部制

实验目的

1）测定低碳钢的屈服強度,抗拉强度。

断后伸长率§和断面收缩率W

2）观察低碳钢在拉伸过程中所出现的屈服、强化和缩颈现象，分析力与变形之间的关系，并绘制拉伸图。

3）学习、掌握万能试验机的使用方法及其工作原理。

实验原理

低碳钢的拉伸图全面而具体的反映了整个变形过程。

观察自动绘图机绘出的拉伸图应如图2-4所示。

在试验之初，绘出的拉伸图是一段曲线，如图中虚线所示，这是因为试件开

图2-4低碳钢拉伸图

始变形之前机器的机件之间和试件与夹具之间留有空隙，所以当试验刚刚开始时，在拉伸图上首先产生虚线所示的线段，继而逐步夹紧，最后只留下试件的变形。

为了消除在拉伸图起点处发生的曲线段。

须将图形的直线段延长至横坐标所得相交点O,即为拉伸图之原点。

随着载荷的增加，图形沿倾斜的直线上升，到达A点及B点。

过B点后，低碳钢进入屈服阶段（锯齿形的BC段）,B点为上屈服点，即屈服阶段中力首次下降前的最大载荷，用巳「来表示。

对有明显屈服现象的金属材料，一般只需测试下屈服点，即应测定屈服阶段中不计初始瞬时效应时的最小载荷，用匕来表示。

下屈服点的测定，并不是一件容易的事。

因为在屈服阶段中，当指针无规则上、下波动时，要准确捕捉屈服载荷的读数确实有一定的难度。

对试件连续加载直至拉断，由测力度盘或拉伸图上读出最大载荷Pbo将试件拉断后的两段在拉断处紧密对接起来，尽量使其轴线位于一条直线上。

如拉断处形成缝隙，则此缝隙应计入该试件拉断后的标距内。

由此可量得试件标距部分拉断后的长度L’。

实验设备与材料

（1）试件：

按《国标GB/T228金属材料室温拉伸试验方法》中的规定准备

20#钢的圆形长比例拉伸试件，如图2—1所示。

图2-1圆形拉伸试件

图中Lo为标距长度，用于测量拉伸变形，单位为mm。

（2）万能试验机：

釆用夹板式夹头，如图2-2。

夹头有螺纹，形状如2-3所示。

试件被夹持部分相应也有螺纹。

试验时，利用试验机的自动绘图器绘制低碳钢的拉伸图。

图2-2夹板式夹头图2-3用于圆形截面试件的夹头

（3）游标卡尺。

实验步骤

1）试件准备与尺寸测量

用划线机划上试件的标距，并将其分成10格（图2-5）,以便观察标距范圉内沿轴向的变形情况。

用游标卡尺测量试件标距部分的直径。

在标距范用的中间及两端处，每处两个互相垂直的方向上各测量一次，取其平均值为该处直径。

用所测得的三个平均值中的最小的值计算试件的横截面面积A。

。

汁算A。

时取三位有效数字。

2）调整测力指针指零

1选择测力度盘。

根据低碳钢的强度极限Ob和横截面面积Ao估算试件最大载荷。

根据最大载荷，选择合适的测力度盘，配置好摆杆重锤，将缓冲器放在合适的位置；

2开机进油，使活动平台上升10mm左右；

3摆锤对中，使重摆垂直；

4调整测力指针对准零点，使测力指针与随动指针重合。

3）装夹试件

先把试件夹持在试验机上夹头内，再将下夹头移动到试件所需的夹持位置，并把试件下端夹紧。

4）准备好自动绘图器，使笔与记录纸刚好接触。

5）进行实验

1开始试验机，缓慢匀速加载。

2根据所提供的屈服类型确定P沖P訂或Ps。

3冷拉试验。

在强化阶段任一处（例如图2-6中的a点）将载荷卸至初载，再重新加载，从自动绘图器上曲线的变化规律可以看到，冷拉过的材料曲线上的转折点d高于未冷拉过的材料曲线的转折点B,说明材料经过冷拉以后弹性极限提高了。

4观察颈缩现象。

当测力指针再次出现停滞不前、倒退现象时，可以观察到试件产生局部变形的颈缩现象。

随之，测力指针迅速倒退，试件很快断裂。

5确定匕。

试件断裂后，关闭机器电源；记录随动指针所指的刻度值，此即为强度极限载荷Poo

6取下试件，将拉断的试件在断口处尽量对拢，量测拉断后的标距长度L’和断口直径在。

实验过程记录

测量工件的直径和长度。

长度3次测量：

55.68,55.57,55.57。

平均：

55.61

直径3次测量：

7.76,7.70,7.66.平均：

7.71

将丄件在试验机上夹紧，然后开始拉伸。

在电脑屏幕上观察拉伸曲线。

当开始出现塑性变形后，停止拉伸，导出数据。

然后将应力清零，再次进行拉伸，直到工件断裂，导出数据。

测量断裂后工件长度以及断裂部位的直径。

长度3次测量：

69.44,68.68,69.28。

平均：

69.13

直径3次测量：

4.90,4.88,4.87.平均：

4.88

数据处理分析

Ao=九*（7.71/2）2=46.69mm，

Ai=Ji*（4.88/2）2=18.70mnf

Lo=55.61niin

Li=69.13nmi

Fsi=15793.4248N

Fp=24989.73438N

下屈服极限：

久=乙=338281057.5Pa

4

强度极限：

%=空二535257797.1Pa

A）

伸长率：

6=凹二如X100%二24.31%

厶0

断面收缩率：

e=以：

如）X100%=59・95%

4。

应力——应变图

实验结论

由计算可知,本次实验用工件的下屈服极限为338281057.5Pa,强度极限为535257797.1Pa,伸长率和断面收缩率分别为24.31%和59.95%。

在本次实验中，了解到了工件被拉升时各阶段的现象，同时也观察到了应变时效，收货良多。

思考题

解释出现加工硕化和屈服的原因。

加工硬化产生原因是，金属在塑性变形时，晶粒发生滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，金属内部产生了残余应力等。

岀现屈服的原因：

在固溶体合金中，溶质原子可以与位错交互作用产生溶质原子气团（Cottrell气团）。

间隙原子会偏聚于刃型位错下方，抵消张应力，形成''钉扎作用”，位错要运动必须有更大的应力来挣脫Cottrell气团，这就形成了上屈服点。

挣脱后位错运动比较容易，应力降低，形成了下屈服点。

指导教师批阅意见:

成绩评泄:

指导教师签字:

备注:

注：

1、报告内的项目或内容设宜，可根据实际情况加以调整和补充。

2＞教师批改学生实验报告时间应在学生提交实验报告时间后10日内。