金属材料缺口拉伸试验.docx
金属材料缺口拉伸试验一、试验数据分析与处理缺口试样拉伸试验数据表数据SOS4S8048do101010101010拉 伸 .、八 刖Ao80.7576.3680.7574.5185.4474.05d光滑o13.0212.9912.9713.0513.0513.02A光滑o133.14132.53132.12133.76133.76133.14cIn边13.0212.9912.9713.0513.0513.02cIn中13.0413.0213.0213.0513.0913.04PpN323434141.71.2PsN37.936.434.3-拉PbN49.148.948.215.63.21.5Lk52.2851.6952.3049.0749.0949.09断Lk边12.3013.1913.059.4814.0810.10Lk中52.2851.6952.3049.0749.0949.09后clK8.598.649.0210.7610.1810.14d光滑k12.7312.6912.7313.0412.9912.73dKN边13.0413.0213.0213.0513.0913.04cIkn 中12.7312.6912.7313.0412.9913.04OpN396.28445.26421.05187.8919.9016.21整OSN469.35476.69424.77-ObN608.05640.39596.90209.3737.4520.26OSN / ObN0.7720.7440.712-qe1.3961.4691.3691.4180.2540.137理如/(%)5.896.976.821.131.857.28金边(%)2331.930.55.240.816n 中()4.563.384.61.861.821.82后“N(%)28.2323.2220.87-22.04-4.74-9.05“N边000000“N中000000(一)、对中拉伸(不偏斜，即偏斜角为0。).计算机数据：图1钢缺口拉伸试样光滑平行段应力应变曲线图2钢缺口拉伸试样光滑平行段匀称塑性变形阶段lgs-lge的线性拟合 2022/4/8 15:20 "/IgS-lge" (2456024)Linear Regression for 0909 第 2 组钢光ogS: Y=A+B*X Parameter Value ErrorA2.93003 0.00352B0.27134 0.00306R SD N P0.99463 0.00829 87 <0.0001计算得到：K=10A =102.93003=794.885MPa, n=B=0.27134图3铸铁缺口拉伸试样光滑拉伸平行段应力应变曲线图4铸铁缺口拉伸试样光滑平行段匀称塑性变形阶段IgS-lge的线性拟合由于其没有匀称塑性变形阶段，所以得不到K、n值.坐标纸数据：图5钢缺口拉伸试验载荷位移曲线图6钢缺口拉伸试验（缺口截面）应力一位移曲线图7钢缺口拉伸试验（缺口截面）应力-（平均）应变曲线图8铸铁缺口拉伸试验载荷-位移曲线图9铸铁缺口拉伸试验（缺口截面）应力一位移曲线图10铸铁缺口拉伸试验（缺口截面）应力-（平均）应变曲线（二）、偏斜角为4。偏斜拉伸坐标纸数据图11钢偏斜角为4。缺口拉伸试验载荷-位移曲线图12钢偏斜角为4。缺口拉伸试验（缺口截面）应力一位移曲线图13铸铁偏斜角为4。缺口拉伸试验载荷.位移曲线图14铸铁偏斜角为4。缺口拉伸试验（缺口截面）应力一位移曲线（三）、偏斜角为8。偏斜拉伸坐标纸数据图15钢偏斜角为8。缺口拉伸试验载荷.位移曲线图16钢偏斜角为8。缺口拉伸试验（缺口截面）应力一位移曲线图17铸铁偏斜角为8。缺口拉伸试验载荷-位移曲线图18铸铁偏斜角为8。缺口拉伸试验（缺口截面）应力一位移曲线（四）、osN、obN、osN/obN、qe随偏斜角变化的曲线图19钢和铸铁缺口强度、缺口敏感度随偏斜角度的变化图20osN/obN、qe随偏斜角变化的曲线二、争论与分析1、比较不同材料缺口试样的应力-应变曲线的特点和同种材料光滑与缺口试样、对中拉伸缺 口试样光滑段与试样整体之应力-应变曲线的区分，并加以解释。答:不同材料缺口试样应力应变曲线的区分与光滑试样相像，由于铸铁没有明显的屈服现象, 所以铸铁和低碳钢的曲线不大相同。有缺口试样的应力应变曲线屈服强度、抗拉强度值均偏 高。由于在有缺口时，塑性材料的强度极限因塑性变形受约束而有肯定程度的增加。对脆性 材料或低塑性材料，缺口试样拉伸经常是直接由弹性状态过渡到断裂，很难通过缺口前方的 微量塑性变形使应力重新分布。所以，脆性材料缺口试样的强度比光滑试样要低。2、比较不同材料的。sN、obN、osN/obN、qe随偏斜角变化的曲线的区分，并加以解释。 答：理论上讲，缺口偏斜角度越大，屈服强度会有所上升，而抗拉强度会降低。但是由于试 验坐标纸上取点的误差，所以图中屈服强度也有误差。3、比较同种材料不同偏斜角、不同材料相同偏斜角品、金边、苏中、倔、“N边、倔的差异。 答：同种材料的如、5n边、5/V中会有所不同，但相差不大。"N边、"N中变化不大，为。不同 材料品、品边、品中低碳钢均大于铸铁,铸铁“N、”N边、"N中变化不大,而低碳钢则有明显 的断面收缩。4、比较同种材料，光滑与缺口、不同偏斜角度宏观断口的裂纹起源和扩展方向及特征，并 加以解释。答：碳钢颈缩时由于三向应力的作用，在试样中心首先产生很多显微孔洞，这些孔洞相互连 接形成可见的裂纹，由于裂纹尖端的应力集中使得塑性变形集中在裂纹尖端前的滑移带上, 滑移带和拉伸轴成3040。,在这个很薄的剪切带内变形非常剧烈，导致带内形成很多显微孔 洞，孔洞的集合造成裂纹的扩展，并把剪切带撕成两半。随着试样的承载面积的不断减小, 最终呈剪切断裂，因此断口呈杯锥状。铸铁由于是脆性材料，断裂形式为解理断裂。5、比较钢和铸铁在同种试验条件下宏观断口的区分，并做出合理的解释。答：钢和铸铁宏观断口区分类似于光滑试样，缺口试样拉伸试验中观看到的断口面特征为: 钢是沿断口面断裂，断面灰暗，呈纤维状，有颈缩；铸铁是沿缺口断裂，断面光亮齐整，没 有颈缩。形成缘由：钢与铸铁的塑性不同。钢有较好的韧性，可承受肯定的塑性变形，表现为钢试样拉伸时产生颈缩，故其断口面呈灰 暗色，纤维状。钢试样断裂过程就是一个塑性变形的过程，即滑移过程，故其断口与软取向 方向全都，与外加应力呈45°角。铸铁塑性很差，在正应力的作用下由于原子间结合键的破坏引起的沿与外应力垂直晶面发生 断裂，故其断口呈平整的镜面。三、思索题1、缺口敏感性指标qe=osN/obN大小说明白什么问题？ qe与材料性质有何关系？答：缺口敏感性指标衡量在硬性应力状态和应力集中条件下材料的脆化倾向。对脆性材料 qe永久小于1,表明缺口处尚未发生明显塑性变形就已发生脆性断裂。高强度材料的qe 一 般小于1。缺口不太尖锐的塑性材料，拉伸时可能产生塑性变形，此时qe总会大于1。总的 来讲无论是塑性材料还是脆性材料，其比值qe越大，缺口敏感性越小。2、为什么具有缺口的零件简单发生低应力脆断？答：比较缺口试样与相同截面的光滑试样可以发觉，在有缺口时，塑性材料的强度极限因塑 性变形受约束而有肯定程度的增加。对脆性材料或低塑性材料，缺口试样拉伸经常是直接由 弹性状态过渡到断裂，很难通过缺口前方的微量塑性变形使应力重新分布。所以，脆性材料 缺口试样的强度比光滑试样要低。因此具有缺口的零件简单发生低应力脆断。
