低碳钢和灰口铸铁 的拉伸、压缩实验.ppt

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1、低碳钢和灰口铸铁低碳钢和灰口铸铁低碳钢和灰口铸铁低碳钢和灰口铸铁 的拉伸、压缩实验的拉伸、压缩实验的拉伸、压缩实验的拉伸、压缩实验制制 作作 人人：熊：熊 莉莉 材料在外力作用下所呈现的有关强材料在外力作用下所呈现的有关强度和变形方面的特性，称为材料的力学度和变形方面的特性，称为材料的力学性能，材料的力学性能都要通过试验来性能，材料的力学性能都要通过试验来测定。拉伸压缩实验是测定材料在静载测定。拉伸压缩实验是测定材料在静载荷作用下机械性能的最基本和最重要的荷作用下机械性能的最基本和最重要的实验之一。这不仅因为拉压实验简便易实验之一。这不仅因为拉压实验简便易行，易于分析，且测试技术较为成熟。行，

2、易于分析，且测试技术较为成熟。更重要的是，工程设计中所选用材料的更重要的是，工程设计中所选用材料的强度、塑性和弹性模量等机械性能指标，强度、塑性和弹性模量等机械性能指标，大多是以拉压实验为主要依据。大多是以拉压实验为主要依据。实验目的实验目的1.1.学习使用电子万能试验机学习使用电子万能试验机2.2.观察试件在拉伸、压缩过程中受力和变形观察试件在拉伸、压缩过程中受力和变形 的相互关系的相互关系3.3.测定材料的强度指标和塑性指标测定材料的强度指标和塑性指标4.4.观察试件破坏后的形状观察试件破坏后的形状仪器设备仪器设备WDW3100微机控制电子万能试验机微机控制电子万能试验机电电子子万万能能试

3、试验验机机实验原理实验原理本实验的实验原理分四部分本实验的实验原理分四部分:一一.低碳钢的拉伸实验原理低碳钢的拉伸实验原理二、灰口铸铁的拉伸实验原理二、灰口铸铁的拉伸实验原理三、低碳钢的压缩实验原理三、低碳钢的压缩实验原理四、灰口铸铁的压缩实验原理四、灰口铸铁的压缩实验原理一一.低碳钢的拉伸实验低碳钢的拉伸实验实验前，用游标卡尺测量试件的直径实验前，用游标卡尺测量试件的直径d d，标距，标距L L。（这里已。（这里已知标距为知标距为100mm100mm）低碳钢的拉伸过程分为四个阶段：低碳钢的拉伸过程分为四个阶段：弹性阶段弹性阶段屈服阶段屈服阶段强化阶段强化阶段颈缩阶段颈缩阶段 在屈服阶段，我们

4、要记录试件的屈服荷载在屈服阶段，我们要记录试件的屈服荷载PsPs 在强化阶段，我们要记录最大荷载在强化阶段，我们要记录最大荷载 PbPb弹性阶段弹性阶段拉伸初始阶段为弹性阶段，在此阶拉伸初始阶段为弹性阶段，在此阶段若卸载，试件的伸长变形即可消段若卸载，试件的伸长变形即可消失，力与变形成正比关系，为一直失，力与变形成正比关系，为一直线。其直线的斜率就是低碳钢材料线。其直线的斜率就是低碳钢材料的弹性模量的弹性模量E。屈服阶段屈服阶段继续增加荷载，试件继续变形，但力却不再增继续增加荷载，试件继续变形，但力却不再增加，而是出现一段比较平坦的波浪线，若试件加，而是出现一段比较平坦的波浪线，若试件表面加工

5、光滑，可看到表面加工光滑，可看到45度倾斜的滑移线，这度倾斜的滑移线，这表示试件在承受的拉力不继续增加或稍微减小表示试件在承受的拉力不继续增加或稍微减小的情况下却继续伸长达到塑性变形发生，这种的情况下却继续伸长达到塑性变形发生，这种现象称为材料的屈服。其对应的应力称为屈服现象称为材料的屈服。其对应的应力称为屈服应力（屈服强度），屈服强度表示材料抵抗永应力（屈服强度），屈服强度表示材料抵抗永久变形的能力。久变形的能力。在屈服阶段，我们要记录试件的下屈服力在屈服阶段，我们要记录试件的下屈服力Ps，屈服力分上屈服力和下屈服力，由于上屈服强屈服力分上屈服力和下屈服力，由于上屈服强度受实验速度、试件变形

6、率和试件形式等因素度受实验速度、试件变形率和试件形式等因素影响不够稳定，所以我们采用下屈服强度作为影响不够稳定，所以我们采用下屈服强度作为材料的屈服强度，故记录下屈服力。材料的屈服强度，故记录下屈服力。强化阶段强化阶段 过了屈服阶段后，材料因发生明显的塑性过了屈服阶段后，材料因发生明显的塑性变形，其内部晶体组织结构重新得到了排列调变形，其内部晶体组织结构重新得到了排列调整，其抵抗变形的能力有所增强，随着拉力的整，其抵抗变形的能力有所增强，随着拉力的增加，伸长变形也随之增加。在该阶段中，随增加，伸长变形也随之增加。在该阶段中，随着塑性变形量累积增大，促使材料的力学性能着塑性变形量累积增大，促使材

7、料的力学性能也发生变化，即材料的塑性变形性能劣化，抵也发生变化，即材料的塑性变形性能劣化，抵抗变形能力提高，这种特征称为冷作硬化。在抗变形能力提高，这种特征称为冷作硬化。在工程上常利用冷作硬化来提高钢筋和钢缆绳等工程上常利用冷作硬化来提高钢筋和钢缆绳等构件在线弹性范围内所承受的最大载荷，但此构件在线弹性范围内所承受的最大载荷，但此工艺同时降低了材料的塑性性能。这种冷作硬工艺同时降低了材料的塑性性能。这种冷作硬化性质，只有经过退火处理才能消失。化性质，只有经过退火处理才能消失。在强化阶段，我们要记录最大荷载在强化阶段，我们要记录最大荷载 Pb颈缩阶段颈缩阶段对于塑性材料，在承受拉力达最大以前，对

8、于塑性材料，在承受拉力达最大以前，试件发生的变形在各处基本上是均匀的，试件发生的变形在各处基本上是均匀的，但在达到最大拉力后，变形主要集中于但在达到最大拉力后，变形主要集中于试件的某一局部区域，在该区域处横截试件的某一局部区域，在该区域处横截面积急剧缩小，直至断裂，这种现象就面积急剧缩小，直至断裂，这种现象就叫颈缩现象。颈缩现象是材料内部晶格叫颈缩现象。颈缩现象是材料内部晶格剪切滑移的表现。剪切滑移的表现。当试件断裂后，测量试件断口处的最小直径当试件断裂后，测量试件断口处的最小直径 和标距和标距 根据所测的实验数据，计算低碳钢的强度指标和塑性指根据所测的实验数据，计算低碳钢的强度指标和塑性指标

9、：标：强度指标：屈服极限强度指标：屈服极限 强度极限强度极限塑性指标：延伸率塑性指标：延伸率 断面收缩率断面收缩率由于发生颈缩现象，低碳钢拉伸试件的破坏形状为由于发生颈缩现象，低碳钢拉伸试件的破坏形状为杯口状杯口状 =二、灰口铸铁的拉伸实验二、灰口铸铁的拉伸实验实验前，测量试件的直径实验前，测量试件的直径d d 由于铸铁是脆性材料，一拉就断，试验过程中不存在屈由于铸铁是脆性材料，一拉就断，试验过程中不存在屈服、颈缩现象，而且铸铁抗压不抗拉，其最大荷载很小。服、颈缩现象，而且铸铁抗压不抗拉，其最大荷载很小。记录下铸铁断裂时记录下铸铁断裂时的最大荷载的最大荷载计算其拉伸时计算其拉伸时强度极限强度极

10、限:由于脆性材料一拉就断由于脆性材料一拉就断,其断口形状为其断口形状为平断平断P =三、低碳钢的压缩实验三、低碳钢的压缩实验实验前，测量试件的直径实验前，测量试件的直径d d 低碳钢发生屈服后，随着压力荷载的增大，其承载面积低碳钢发生屈服后，随着压力荷载的增大，其承载面积会越来越大，当会越来越大，当 P P与与A A成正比时，低碳钢就永远不会破坏。成正比时，低碳钢就永远不会破坏。所以，它的曲线呈现上凹趋势。所以，它的曲线呈现上凹趋势。记录下屈服荷载记录下屈服荷载计算其计算其屈服极限屈服极限:由于是塑性材料由于是塑性材料,低碳钢压缩后的形状为低碳钢压缩后的形状为鼓形鼓形P =四、灰口铸铁的压缩实

11、验四、灰口铸铁的压缩实验实验前，测量试件的直径实验前，测量试件的直径d d铸铁抗压不抗拉，其最大压力荷载会比较大铸铁抗压不抗拉，其最大压力荷载会比较大。记录下其最大荷载记录下其最大荷载计算其压缩时计算其压缩时强度极限强度极限:由于是剪切破坏由于是剪切破坏,铸铁压缩时的破坏形状为铸铁压缩时的破坏形状为 斜截面斜截面 P =45实验步骤实验步骤1、将试件装卡在万能试验机的夹头上。、将试件装卡在万能试验机的夹头上。2、打开计算机，开始拉压程序。、打开计算机，开始拉压程序。3、按照程序提示，一步一步进行操作。、按照程序提示，一步一步进行操作。4、观察实验过程中的力学现象。、观察实验过程中的力学现象。5、将实验结果打印出来。、将实验结果打印出来。6、分析试件的断口形状。、分析试件的断口形状。思思 考考 题题1、试比较低碳钢和铸铁在拉伸时的力学性能。、试比较低碳钢和铸铁在拉伸时的力学性能。2、压缩时为什么必须将试件对准试验机压头的、压缩时为什么必须将试件对准试验机压头的中心位置，如没对中会产生什么影响？中心位置，如没对中会产生什么影响？3、说明低碳钢和铸铁断口的特点。、说明低碳钢和铸铁断口的特点。4、低碳钢和铸铁在拉伸、压缩时，各要测得哪、低碳钢和铸铁在拉伸、压缩时，各要测得哪些数据？观察哪些现象？些数据？观察哪些现象？