低碳钢的拉伸试验.docx

1、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W2） 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

2、 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

3、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/T 228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21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

4、）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

5、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

6、 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Poo6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

7、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=18.70mnfLo=55.61niinLi=69.13nmiFsi=15793.4248NFp=24989.73438 N下屈服极限：久=乙=338281057.5 Pa4强度极限：% =空二5352

8、57797.1 PaA)伸长率：6 =凹二如 X 100%二24.31%厶0断面收缩率：e =以：如)X 100%=5995%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338281057.5 Pa,强度极限为 535257797.1 Pa,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。