实验一碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验

力学实验碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验主讲：张应红一、试验目的碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验1、测定碳钢在拉伸时的屈服极限σs，强度极限σb，延伸率δ和断面收缩率Ψ，测定铸铁拉伸时的强度极限σb。2、观察碳钢、铸铁在拉伸过程中的变形规律及破坏现象，并进行比较，使用绘图装置绘制拉伸图（P-ΔL曲线）。3、测定压缩时低碳钢的屈服极限σs。和铸铁的强度极限σb。4、观察低碳钢和铸铁压缩时的变形和破坏现象，并进行比较。5、掌握电子万能试验机的原理及操作方法6、了解液压万能试验机的工作原理及操作方法二、试验仪器及设备1．微机控制电子万能材料试验机；碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验新三思公司生产的CMT5105，CMT5205电子万能材料试验机2．液压万能材料试验机；碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验WE-600B型液压万能材料试验机碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验3．划线尺，游标卡尺。三、试样拉伸试样1、拉伸试样：碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验l0标距d01）材料类型低碳钢：塑性材料的典型代表灰铸铁：脆性材料的典型代表2）标准试样：尺寸符合国标的试样采用圆截面比例试样，试样分为长标距l0=10d0和短标距l0=5d0两种（如下图所示），我们采用的是标距为l0=10d0的试样。标距：等截面测试部分（1）圆形截面l0=10d0l0=5d0碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验l0tb003.11Al0065.5Al或（2）矩形截面碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验2、压缩试样：一般采用短圆柱形，高度h0=(1.5～3)d0。d0h01．测定低碳钢拉伸机械性能(ss、sb、d、y)P屈服强度：0ssAPs0bbAPs抗拉强度：%100001llld伸长率：%100010AAAy断面收缩率：碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验四试验原理ODlPePpPsPb线弹性阶段屈服阶段强化阶段颈缩阶段冷作硬化2．测定灰铸铁抗拉强度σbOFDlFb0bbAFs抗拉强度：碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验3.测定低碳钢压缩屈服强度σscOFPsc拉伸试验压缩屈服点：0scscAPsOFDl拉伸试验Fbc4．测定灰铸铁抗压强度sbc0bcbcAPs强度极限：碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验五、实验步骤1、打标点，测量试样尺寸在试样的中部划上一条线，然后打上标距l0。在标距l0两端及中部三个位置上，测每一个截面的两个相互垂直方向，测量试样直径，计算其平均值，取三个平均值中的最小值计算试样横截面面积A0。2、试验机准备电子万能材料试验机（1）检查试验机的夹具是否安装好，各种限位是否在实验状态下就位；（2）启动试验机的动力电源及计算机的电源；（3）调出试验机的操作软件，按提示逐步进行操作；碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验液压式万能材料试验机（1）根据估计的最大载荷，选择合适的测力度盘和相应的摆锤。（2）开启液压系统，将测力指针调到零点，并使随动指针与测力指针重合。3、安装试样电子万能材料试验机安装时仅将试件上端夹紧，下端悬空，然后再试件上夹持引伸计；液压式万能材料试验机先将试件安装在试验机上夹头内，再移动下夹头使之达到适当位置，须注意使试样垂直，并把试样下端夹紧。碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验4、检查与试车由教师检查上述步骤完成情况，确认正确无误后，开启油泵，缓慢加载到大约相当于材料比例极限的二分之一时，卸载回零，完成试车。5、加载实验注意加载速度不能太快，加载过程应观察实验机工作是否正常，绘图记录是否清晰。在拉伸加载过程中应注意观察材料屈服阶段测力盘指针的摆动情况，材料强化、颈缩阶段试样的变形情况，直到试样断裂后，记录下屈服点拉力PS和对应抗拉强度的最大拉力Pb。对铸铁压缩实验，只须注意观察试样断裂前的变形情况，并记录对应抗压强度的最大压力Pbc。碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验6、结束实验取下试样，实验机恢复原状。对断裂后的拉伸试样，测量缩颈处的直径d1，断裂后的标距长度l1，并做好相应的记录。在绘图器上抬起画笔，取下记录纸。拉伸曲线图如果用电子万能材料试验机的话可以直接打印数据及曲线图碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验六、实验数据处理1、计算材料的屈服极限和抗拉强度（抗压强度）屈服极限：抗拉强度：抗压强度：2、计算材料的伸长率和断面收缩率伸长率：断面收缩率：若断口距l。的一端的距离不在标距长度的中央1/3区域内，要采用断口移中的办法；以度量试件位断后的标距，如果断口发生于l0的两端或在l0之外，则实验无效，应重做。碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验0ssAPs0bbAPs%100001llld%100010AAAy若断口距l0一端小于、等于，则应修正断后标距长度：由断口处取约等于短段的格数得B点，若剩余格数为偶数，取其一半得C点，则标距长度l1=AB+2BC。当剩余格数为奇数时，取剩余格数减1后的一半得C点，加1后的一半得C1点，则l1=AB+BC+BC1。断后标距长的确定方法示意图碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验七、实验现象碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验八、实验报告实验报告以表格的形式表达实验结果，并附上必要的文字及图形说明，回答思考题。碳钢与铸铁的拉伸与压缩实验九、预习及思考讨论（1）参考试验机自动绘图仪绘出的拉伸图，分析从试件加力至断裂的过程可分为哪几个阶段?相应于每一阶段的拉伸曲线的特点和物理意义是什么？（2）σS和σb是不是试件在屈服和断裂时的真实应力？为什么？（3）由拉伸试验测定的材料机械性质在工程上有何实用价值？（4）试验时如何观察碳钢的屈服极限？（5）WE-30液压试验机上的两个马达各有何用途？能否用工作台升降电机对试件加载？（6）拉伸和压缩时,低碳钢的屈服点是否相同，铸铁的强度极限是否相同？（7）压缩试件为什么要做成短而粗的圆柱形，长了会有什么影响？（8）铸铁试件压缩破坏时断裂面法线与试件轴线夹角约成多少？为什么？