試議金屬材料的室溫拉伸試驗(yàn)(doc10頁)

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1、 金屬材料的室溫拉伸試驗(yàn) [實(shí)驗(yàn)?zāi)康?] 1、測(cè)定低碳鋼的屈服強(qiáng)度 REh 、 ReL 及 Re 、抗拉強(qiáng)度 Rm 、斷后伸長率 A 和斷面收縮率 Z 。 2、測(cè)定鑄鐵的抗拉強(qiáng)度 Rm 和斷后伸長率 A。 3、觀察并分析兩種材料在拉伸過程中的各種現(xiàn)象（ 包括屈服、強(qiáng)化、冷作硬化和頸縮等現(xiàn)象 ）， 并繪制拉伸圖。 4、比較低碳鋼（ 塑性材料 ）與鑄鐵（ 脆性材料 ）拉伸機(jī)械性能的特點(diǎn)。 [使用設(shè)備 ] 萬能試驗(yàn)機(jī)、游標(biāo)卡尺、試樣分劃器或鋼

2、筋標(biāo)距儀 [試樣 ] 本試驗(yàn)采用經(jīng)機(jī)加工的直徑 d =10 mm 的圓形截面比例試樣，其是根據(jù)國家試驗(yàn)規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行 加工的。它有夾持、過渡和平行三部分組成（ 見圖 2－ 1），它的夾持部分稍大，其形狀和尺寸應(yīng)根據(jù) 試樣大小、材料特性、試驗(yàn)?zāi)康囊约霸囼?yàn)機(jī)夾具的形狀和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，但必須保證軸向的拉伸力。其夾持部分的長度至少應(yīng)為楔形 夾具長度的 3/ 4（試驗(yàn)機(jī)配有各 種夾頭，對(duì)于圓形試樣一般采用 楔形夾板夾頭， 夾板表面制成凸 紋，以便夾牢試樣 ）。機(jī)加工帶 圖 2－ 1 機(jī)加工的圓截面拉伸試樣 頭試樣的過渡部分

3、是圓角，與平行部分光滑連接，以保證試樣破壞時(shí)斷口在平行部分。平行部分的長度 Lc 按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定取 L o+d ，L o 是試樣中部測(cè)量變形的長度，稱為原始標(biāo)距。 [實(shí)驗(yàn)原理 ] 按我國目前執(zhí)行的國家 GB/T 228— 2002 標(biāo)準(zhǔn)——《金屬材料 室溫拉伸試驗(yàn)方法》的規(guī)定， 在室溫 10℃～ 35℃的范圍內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)。 將試樣安裝在試驗(yàn)機(jī)的夾頭中，然后開動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，使試樣受到緩慢增加的拉力（ 應(yīng)根據(jù)材料性 能和試驗(yàn)?zāi)康拇_定拉伸速度 ），直到拉斷為止，并利用試驗(yàn)機(jī)的自動(dòng)繪圖裝置繪出材料的拉伸圖（ 圖 2－ 2 所示）。

4、 應(yīng)當(dāng)指出， 試驗(yàn)機(jī)自動(dòng)繪圖裝置繪出的拉伸變形 L 主要是整個(gè)試樣 （不只是標(biāo)距部分 ）的伸長， 還包括機(jī)器的彈性變形和試樣在夾頭中的滑動(dòng)等因素。由于試樣開始受力時(shí)，頭部在夾頭內(nèi)的滑動(dòng)較大，故繪出的拉伸圖最初一段是曲線。 （ a）低碳鋼拉伸曲線圖 （ b）鑄鐵拉伸曲線圖 圖 2－ 2 由試驗(yàn)機(jī)繪圖裝置繪出的拉伸曲線圖 1、低碳鋼（ 典型的塑性材料 ） 當(dāng)拉力較小時(shí)，試樣伸長量與力成正比增加，保持直線關(guān)系，拉力超過 曲。保

5、持直線關(guān)系的最大拉力就是材料比例極限的力值 F P 。  FP 后拉伸曲線將由直變 在 F P 的上方附近有一點(diǎn)是 Fc，若拉力小于 F c 而卸載時(shí)， 卸載后試樣立刻恢復(fù)原狀， 若拉力大于 Fc 后再卸載，則試件只能部分恢復(fù)，保留的殘余變形即為塑性變形，因而  Fc 是代表材料彈性極限的 力值。 當(dāng)拉力增加到一定程度時(shí)，試驗(yàn)機(jī)的示力指針（  主動(dòng)針 ）開始擺動(dòng)或停止不動(dòng)，拉伸圖上出現(xiàn) 鋸齒狀或平臺(tái)，這說明此時(shí)試樣所受的拉力幾乎不變但變形卻在繼續(xù)，這種現(xiàn)象稱為材料的屈服。 低碳鋼的屈服階段常

6、呈鋸齒狀， 其上屈服點(diǎn) B′受變形速度及試樣形式等因素的影響較大， 而下屈服 點(diǎn) B 則比較穩(wěn)定（ 因此工程上常以其下屈服點(diǎn) B 所對(duì)應(yīng)的力值 FeL 作為材料屈服時(shí)的力值 ）。確定屈服力值時(shí)，必須注意觀察讀數(shù)表盤上測(cè)力指針的轉(zhuǎn)動(dòng)情況，讀取測(cè)力度盤指針首次回轉(zhuǎn)前指示的最 大力 FeH（上屈服荷載 ）和不計(jì)初瞬時(shí)效應(yīng)時(shí)屈服階段中的最小 力 F （下屈服荷載 ）或首次停止轉(zhuǎn)動(dòng)指示的恒定力 F （下屈服 eL eL 荷載 ），將其分別除以試樣的原始橫截面積（ S0）便可得到上屈 服強(qiáng)度 ReH 和下屈服強(qiáng)度 ReL。即

7、 Re H = F e H / S0 R e L = F e L / S0 屈服階段過后，雖然變形仍繼續(xù)增大，但力值也隨之增加， 拉伸曲線又繼續(xù)上升， 這說明材料又恢復(fù)了抵抗變形的能力， 這 圖 2－ 3 低碳鋼的冷作硬化 種現(xiàn)象稱為材料的強(qiáng)化。 在強(qiáng)化階段內(nèi)， 試樣的變形主要是塑性 變形，比彈性階段內(nèi)試樣的變形大得多，在達(dá)到最大力 F m 之前，試樣標(biāo)距范圍內(nèi)的變形是均勻的， 拉伸曲線是一段平緩上升的曲線，這時(shí)可明顯地看到整個(gè)試樣的橫向尺寸在縮小。此最大力 Fm 為材 料的抗拉強(qiáng)度力值，由公式 Rm = F m

8、/ S0 即可得到材料的抗拉強(qiáng)度 Rm。 如果在材料的強(qiáng)化階段內(nèi)卸載后再加載， 直到試樣拉斷， 則所得到的曲線如圖 2－ 3 所示。卸載 時(shí)曲線并不沿原拉伸曲線卸回，而是沿近乎平行于彈性階段的直線卸回，這說明卸載前試樣中除了有塑性變形外，還有一部分彈性變形；卸載后再繼續(xù)加載，曲線幾乎沿卸載路徑變化，然后繼續(xù)強(qiáng) 化變形，就像沒有卸載一樣，這種現(xiàn)象稱為 材料的冷作硬化 。顯然，冷作硬化提高了材料的比例極 限和屈服極限，但材料的塑性卻相應(yīng)降低。 當(dāng)荷載達(dá)到最大力 F m 后，示力指針由最大力 Fm 緩慢回轉(zhuǎn)時(shí)，試樣上某一部位開始產(chǎn)生局部伸 長和

9、頸縮，在頸縮發(fā)生部位，橫截面面積急劇縮小，繼續(xù)拉伸所需的力也迅速減小，拉伸曲線開始 下降，直至試樣斷裂。此時(shí)通過測(cè)量試樣斷裂后的標(biāo)距長度 Lu 和斷口處最小直徑 du，計(jì)算斷后最小截面積（ Su），由計(jì)算公式 L u L 0 100 % 、 Z S 0 S u 100 % A L 0 S0 即可得到試樣的斷后伸長率 A 和斷面收縮率 Z。 2、鑄鐵（ 典型的脆性材料 ） 脆性材料是指斷后伸長率 A＜ 5％ 的材料， 其從開始承受拉力直至試樣被拉斷， 變形都很小。 而且，大多數(shù)脆性材料在拉伸時(shí)的

10、應(yīng)力－應(yīng)變曲線上都沒有明顯的直線段，幾乎沒有塑性變形，也不 會(huì)出現(xiàn)屈服和頸縮等現(xiàn)象（ 如圖 2－ 2b 所示 ），只有斷裂時(shí)的應(yīng)力值 —— 強(qiáng)度極限。 鑄鐵試樣在承受拉力、變形極小時(shí)，就達(dá)到最大力 Fm 而突然發(fā)生斷裂，其抗拉強(qiáng)度也遠(yuǎn)小于低 碳鋼的抗拉強(qiáng)度。 同樣，由公式 Rm =F m / S0 即可得到其抗拉強(qiáng)度 Rm，而由公式 A Lu L 0 100% 則 L0 可求得其斷后伸長率 A。 [ 試驗(yàn)步驟 ] 一、低碳鋼拉伸試驗(yàn) 1、試樣準(zhǔn)備 ： 為了便于觀察標(biāo)距范圍內(nèi)沿軸向的變形情況，用試樣分劃器或標(biāo)距儀在試樣標(biāo)

11、距 L 0 范圍內(nèi)每隔 5 mm 刻劃一標(biāo)記點(diǎn)（ 注意標(biāo)記刻劃不應(yīng)影響試樣斷裂 ），將試樣的標(biāo)距段分成十等份。 用游標(biāo)卡尺測(cè)量標(biāo)距兩端和中間三個(gè)橫截面處的直徑，在每一橫截面處沿相互垂直的兩個(gè)方向 各測(cè)一次取其平均值，用三個(gè)平均值中最小者計(jì)算試樣的原始橫截面積 S0（計(jì)算時(shí) S0 應(yīng)至少保留四 位有效數(shù)字 ）。 2、試驗(yàn)機(jī)準(zhǔn)備： 根據(jù)低碳鋼的抗拉強(qiáng)度 Rm 和試樣的原始橫截面積 S0 估計(jì)試驗(yàn)所需的最大荷載， 并據(jù)此選擇合適 的量程，配上相應(yīng)的砝碼砣，做好試驗(yàn)機(jī)的調(diào)零（ 注意：應(yīng)消除試驗(yàn)機(jī)工作平臺(tái)的自重 ）、安裝繪圖 紙筆

12、等準(zhǔn)備工作。 3、裝夾試樣： 先將試樣安裝在試驗(yàn)機(jī)的上夾頭內(nèi)，再移動(dòng)試驗(yàn)機(jī)的下夾頭（ 或工作平臺(tái)、或試驗(yàn)機(jī)橫梁 ）使 其達(dá)到適當(dāng)位置，并把試樣下端夾緊（ 注意：應(yīng)盡量將試樣的夾持段全部夾在夾頭內(nèi)，并且上下要 對(duì)稱。完成此步操作時(shí)切忌在裝夾試樣時(shí)對(duì)試樣加上了荷載 ）。 4、檢查試車： 請(qǐng)教師檢查以上步驟完成情況，然后啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，預(yù)加少許荷載后（ 對(duì)應(yīng)的應(yīng)力不能超過材料 的比例極限 ），卸載回至零點(diǎn)，以檢查試驗(yàn)機(jī)工作是否正常。同時(shí)消除試樣在夾頭中的滑移對(duì)繪制拉伸圖曲線的影響。 5

13、、進(jìn)行試驗(yàn)： 開動(dòng)試驗(yàn)機(jī)使之緩慢勻速加載（ 依據(jù)規(guī)范要求，在屈服前以 6～ 60 MPa/ s 的速率加載 ），并注意 觀察示力指針的轉(zhuǎn)動(dòng)、自動(dòng)繪圖的情況和相應(yīng)的試驗(yàn)現(xiàn)象。當(dāng)主動(dòng)針不動(dòng)或倒退時(shí)說明材料開始屈 服，記錄上屈服點(diǎn) FeH（主動(dòng)針首次回轉(zhuǎn)前的最大力 ）和下屈服點(diǎn) F eL（屈服過程中不計(jì)初始瞬時(shí)效 應(yīng)時(shí)的最小力或主動(dòng)針首次停止轉(zhuǎn)動(dòng)的恒定力 ），具體情況如圖 2－ 4 所示（ 說明：前所給出的加載 速率是國標(biāo)中規(guī)定的測(cè)定上屈服點(diǎn)時(shí)應(yīng)采用的速率，在測(cè)定下屈服點(diǎn)時(shí)，平行長度內(nèi)的應(yīng)變速率應(yīng) 在 0.00025～ 0.0025

14、∕ s 之間，并應(yīng)盡可能保持恒定。 如果不能直接控制這一速率， 則應(yīng)固定屈服開始 前的應(yīng)力速率直至屈服階段完成 ）。 圖 2－ 5 移位法測(cè)量 L u 圖 2－ 4  屈服荷載的確定 根據(jù)國標(biāo)規(guī)定，材料屈服過后，試驗(yàn)機(jī)的速率應(yīng)使試樣平行長度內(nèi)

15、的應(yīng)變速率不超過在此條件下繼續(xù)加載，并注意觀察主動(dòng)針的轉(zhuǎn)動(dòng)、自動(dòng)繪圖的情況和相應(yīng)的試驗(yàn)現(xiàn)象（  0.008/s。 強(qiáng)化、冷作 硬化和頸縮等現(xiàn)象 —— 在強(qiáng)化階段的任一位置卸載后再加載進(jìn)行冷作硬化現(xiàn)象的觀察；此后，待主 動(dòng)針再次停止轉(zhuǎn)動(dòng)而緩慢回轉(zhuǎn)時(shí)，材料進(jìn)入頸縮階段，注意觀察試樣的頸縮現(xiàn)象 ），直至試樣斷裂停 車。記錄所加的最大荷載 F m（從動(dòng)針最后停留的位置 ）。 6、試樣斷后尺寸測(cè)定： 取出試樣斷體，觀察斷口情況和位置。將試樣在斷裂處緊密對(duì)接在一起，并盡量使其軸線處于 同一直線上，測(cè)量斷后標(biāo)距

16、  L 和頸處的最小直徑u  d（應(yīng)沿相互垂直的兩個(gè)方向各測(cè)一次取其平均值 u  ）， 計(jì)算斷后最小橫截面積 Su。 注意：在測(cè)定 L u 時(shí)，若斷口到最臨近標(biāo)距端點(diǎn)的距離不小于 1/3L0，則直接測(cè)量標(biāo)距兩端點(diǎn)的距 離；若斷口到最臨近標(biāo)距端點(diǎn)的距離小于 1/3L 0，則按圖 2－ 5 所示的移位法測(cè)定：符合圖（ a）情況 的， L u= AC + BC ，符合圖（ b）情況的， L u = AC 1 + BC ；若斷口非?？拷嚇觾啥?，而其到最臨近標(biāo) 距端點(diǎn)的距離還不足兩等份，且測(cè)得的斷后伸長率小于規(guī)定值，則試驗(yàn)結(jié)

17、果無效，必須重做。此時(shí)應(yīng)檢查試樣的質(zhì)量和夾具的工作狀況，以判斷是否屬于偶然情況。 7、歸整實(shí)驗(yàn)設(shè)備： 卸回油缸中的液壓油，取下繪記錄圖紙，請(qǐng)教師檢查試驗(yàn)記錄，經(jīng)認(rèn)可后清理試驗(yàn)現(xiàn)場和所用儀器設(shè)備，并將所用的儀器設(shè)備全部恢復(fù)原狀。 二、鑄鐵拉伸試驗(yàn) 1、測(cè)量試樣原始尺寸： 測(cè)量方法要求同前，但只用快干墨水或帶色涂料標(biāo)出兩標(biāo)距端點(diǎn)，不用等分標(biāo)距段。 2、試驗(yàn)機(jī)準(zhǔn)備： （要求同前 ）。 3、安裝試樣： （方法同前 ）。 4、檢查試驗(yàn)機(jī)工作是否正常： （檢查同前，但勿需試車 ）。 5、進(jìn)

18、行試驗(yàn)： 開動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，保持試驗(yàn)機(jī)兩夾頭在力作用下的分離速率使試樣平行長度內(nèi)的應(yīng)變速率不超過 0.008/ s 的條件下對(duì)試樣進(jìn)行緩慢加載，直至試樣斷裂為止。停機(jī)并記錄最大力 F m。 6、試樣斷后尺寸測(cè)定： 取出試樣斷體，觀察斷口情況。然后將試樣在斷裂處緊密對(duì)接在一起，并盡量使其軸線處于同 一直線上，測(cè)量試樣斷后標(biāo)距 L u（直接用游標(biāo)卡尺測(cè)量標(biāo)距兩端點(diǎn)的距離 ）。 7、歸整實(shí)驗(yàn)設(shè)備： 卸回油缸中的液壓油，取下繪記錄圖紙，請(qǐng)教師檢查試驗(yàn)記錄，經(jīng)認(rèn)可后清理試驗(yàn)現(xiàn)場和所用儀器設(shè)備，并將所使用的儀器設(shè)備全部復(fù)原。 8、結(jié)束試驗(yàn)：

19、完成全部測(cè)量后，將試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄、試驗(yàn)機(jī)所繪的曲線圖和實(shí)驗(yàn)卡片一并交指導(dǎo)教師檢查驗(yàn)收、簽字認(rèn)可后方可離開實(shí)驗(yàn)室。 [試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄 ]（參考記錄表格 ） 表 2－ 1、試樣原始尺寸 標(biāo) 距 直 徑 d0/ mm 原始橫截面 材 截面 I 截面 II 截面 III 面積 料 L0/ mm 2 平均1 2 平均1 2平均 S0/ mm 2 1 低碳鋼 50.00 鑄 鐵 50.00 表

20、2－2、試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄 單位： KN 材 料 上屈服荷載 FeH 下屈服荷載 F eL 屈服荷載 F e 最大荷載 F m 低 碳 鋼 鑄 鐵 ╱ ╱ ╱ 表 2－ 3、試樣斷后尺寸 標(biāo) 距 斷后伸長 斷后縮頸處最小直徑 du/ mm 斷后最小橫截 材 料 L u－ L0/ mm 面積 Su / mm2 Lu/ mm 1 2 平均 低碳鋼 鑄 鐵 ╱ ╱ ╱ ╱ [數(shù)據(jù)處理 ]

21、 上屈服強(qiáng)度 下屈服強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)度 斷后伸長率 斷面收縮率 材 料 ReL/ MPa Rm/ MPa A/ ％ Z/ ％ ReH/ MPa 低碳鋼 鑄 鐵 ╱ ╱ [實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 ] 1、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，求出低碳鋼及鑄鐵的各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)。 2、繪出低碳鋼及鑄鐵試樣斷裂后的形狀示意圖和 σ－ ε曲線示意圖。 3、按標(biāo)準(zhǔn)格式寫出完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告（ 內(nèi)容一定要完整全面 ）。 備注： 儀器自動(dòng)繪制的 F－ L 圖必須隨報(bào)告一起交上（ 要注明本小組編號(hào) ）

22、。 [思考題 ] 1、什么叫比例試樣？它應(yīng)滿足什么條件？國家為什么要對(duì)試樣的形狀、尺寸、公差和表面粗糙度等做出相應(yīng)的規(guī)定？ 2、參考試驗(yàn)機(jī)自動(dòng)繪圖儀繪出的拉伸圖，分析低碳鋼試樣從加力至斷裂的過程可分為哪幾個(gè)階段？相應(yīng)于每一階段的拉伸曲線各有什么特點(diǎn)？ *3 、為什么不顧試樣斷口的明顯縮小，仍以原始截面積 S0 計(jì)算低碳鋼的抗拉強(qiáng)度 Rm 呢？ 4、有材料和直徑均相同的長試樣和短試樣各一個(gè)，用它們測(cè)得的斷后伸長率、斷面收縮率、下屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度是否基本相同？為什么？ 5、低碳鋼試樣拉伸斷裂時(shí)的荷載比最大荷載 F m 要小，按公式 R=F/ S0

23、 計(jì)算， 斷裂時(shí)的應(yīng)力比 Rm 小。為什么應(yīng)力減小后試樣反而斷裂？ *6 、鑄鐵試樣拉伸試驗(yàn)中，斷口為何是橫截面？又為何大多在根部？ 7、對(duì)于低碳鋼材料的拉伸試驗(yàn)，當(dāng)其斷口不在標(biāo)距長度中部三分之一區(qū)段內(nèi)時(shí)，為什么要采用斷口移中法測(cè)量斷后標(biāo)距？ *8 、由拉伸試驗(yàn)測(cè)定的材料機(jī)械性能在工程上有何使用價(jià)值？ 金屬材料的壓縮試驗(yàn) [實(shí)驗(yàn)?zāi)康?] 1、測(cè)定低碳鋼的壓縮屈服極限 σ sc。 2、測(cè)定鑄鐵的抗拉強(qiáng)度 σ bc。 3、觀察并分析兩種材料在壓縮過程中的各種現(xiàn)象（ 主要是變形和破壞形式 ）。 4、比較低碳鋼

24、（ 塑性材料 ）與鑄鐵（ 脆性材料 ）壓縮機(jī)械性能的特點(diǎn)。 [使用設(shè)備 ] 萬能試驗(yàn)機(jī)、游標(biāo)卡尺等。 [試樣 ] 本試驗(yàn)我們采用機(jī)加工的側(cè)向無約 束的 φ1020 的圓柱體低碳鋼試樣和 φ 1015 的圓柱體鑄鐵試樣（ 見圖 3－1）。 圖 3－ 1 側(cè)向無約束圓柱體試樣 [實(shí)驗(yàn)原理 ] 將試樣放在試驗(yàn)機(jī)的兩壓板之間，開動(dòng)試驗(yàn)機(jī)緩慢進(jìn)行加載，使試樣受到緩慢增加的壓力作用， 示力指針緩慢勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，并利用試驗(yàn)機(jī)的繪圖裝置自動(dòng)繪出壓縮圖（ 見圖 3－ 2）。 由于試樣兩端不可能理想的平行，試驗(yàn)時(shí)必須

25、使用球形承墊（ 見圖 3－ 3），并且試樣應(yīng)置于球形 （ a）低碳鋼壓縮圖 （b）鑄鐵壓縮圖 圖 3－ 3 壓縮試驗(yàn)時(shí) 圖 3－ 2 試驗(yàn)機(jī)繪出的壓縮圖 的球形承墊 承墊中心，藉以球形承墊的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用實(shí)現(xiàn)試樣的軸向受壓。 1、低碳鋼的壓縮 試樣開始變形時(shí)服從虎克定律，壓縮曲線呈直線（ 見圖 3－2a）。在開始出現(xiàn)變形增長很快的非 線性小段時(shí)，表示材料到達(dá)了屈服，但這時(shí)并不象拉伸那樣有明顯的屈服階段，只是示力指針暫停

26、 轉(zhuǎn)動(dòng)或稍有返回，這暫?；蚍祷氐淖钚≈导礊閴嚎s屈服荷載 Psc。此后，圖形呈曲線上升，材料產(chǎn)生顯著的殘余變形，試樣長度顯著縮短，而直徑增大。由于試驗(yàn)機(jī)壓板與試樣兩端面之間的摩擦力， 使試樣兩端的橫向變形受到阻礙，因而試樣被壓成鼓形。隨著荷載的逐漸增加，塑性變形迅速增長，試樣的橫截面面積也隨之增大，而增大的面積又能承受更大的荷載，因此試樣愈壓愈扁，甚至可以 壓成薄餅狀而不破裂，所以無法測(cè)出其最大荷載 Pbc 和抗壓強(qiáng)度 σ bc。 根據(jù)測(cè)出的壓縮屈服荷載 Psc，由公式 σsc= P sc/ S0 即可求出材料的壓縮屈服極限。 2、鑄鐵的壓縮 鑄鐵試樣在壓縮時(shí)與拉

27、伸明顯不同，其壓縮曲線上雖然仍沒有明顯的直 線階段和屈服階段，但曲線明顯變彎（ 見圖 3－ 2b），表明試樣在達(dá)到最大荷 載 Pbc 前就出現(xiàn)了明顯的塑性變形，而其最大荷載 Pbc 也要比拉伸時(shí)的 Pb 大 很多倍。當(dāng)荷載達(dá)到最大荷載 Pbc 后稍有下降，然后破裂，并能聽到沉悶的 破裂聲。 鑄鐵試樣破裂后呈鼓形， 并在與軸線大約成 450 角的斜面上破裂 （見圖 3 － 4），此破壞主要是由剪應(yīng)力引起的。 圖 3－ 4 鑄鐵試樣 壓縮下的破壞 由公式 σ / S 即可求出材料的抗壓強(qiáng)度。 b c

28、= P b c 0 [實(shí)驗(yàn)步驟 ] 1、樣尺寸測(cè)量： 用游標(biāo)卡尺在試樣標(biāo)距中點(diǎn)處兩個(gè)相互垂直的方向上測(cè)量直徑，取其算術(shù)平均值，并計(jì)算其截面面積 S0。 2、試驗(yàn)機(jī)準(zhǔn)備 ： 估計(jì)試驗(yàn)所需的最大荷載，選擇合適的量程，配以相應(yīng)的砝碼砣，然后指針調(diào)零，并調(diào)整上下壓板間距離合適，檢查繪圖裝置工作是否正常。 3、安裝試樣： 將試樣準(zhǔn)確地置于下墊板中心（ 要注意試樣縱軸中心線應(yīng)與壓頭軸線重合 ）。 4、進(jìn)行試驗(yàn)： 上升活動(dòng)平臺(tái)，使試樣與上壓板緩慢接觸，并保證勻速加載。根據(jù)國標(biāo)規(guī)定，在彈性（ 或接近

29、 彈性 ）范圍，采用控制應(yīng)力速率的方法，其速率控制在 1～ 10 MPa / s 范圍內(nèi)；在明顯塑性變形范圍， 采用控制應(yīng)變速率的方法， 其速率控制在 0.0005～ 0.0001/ s 范圍內(nèi)。 對(duì)于低碳鋼試樣， 在加載過程中 要注意觀察示力指針的轉(zhuǎn)動(dòng)情況和繪圖紙上的壓縮圖（ 同時(shí)注意控制送油閥使送油速率合適，若送 油速率太快就觀察不到屈服時(shí)指針的停頓或返回，若送油速率太慢則在材料尚未屈服時(shí)指針也會(huì)停 頓，無法準(zhǔn)確地判斷真實(shí)的屈服 ），以便及時(shí)而正確地測(cè)定屈服荷載 Psc，并記錄下來。超過屈服階段 后，繼續(xù)加載，使試樣稍壓扁即可

30、停止試驗(yàn)。對(duì)于鑄鐵試樣，加載至試樣破壞為止，并記錄最大荷 載 Pbc。 5、歸整實(shí)驗(yàn)設(shè)備： 取下試樣，觀察試樣破壞后的形狀和斷口形貌，并測(cè)量其尺寸。 6、結(jié)束試驗(yàn)： 完成全部測(cè)量后，將試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄、試驗(yàn)機(jī)所繪的曲線圖和實(shí)驗(yàn)卡片一并交指導(dǎo)教師檢查驗(yàn)收、簽字認(rèn)可后方可離開實(shí)驗(yàn)室。 [數(shù)據(jù)記錄 ] 表 3－ 1、試樣原始尺寸 材 長 度 直 徑 d0/ mm 橫截面積 料 S0/ mm2 L0/ mm 1 2 平 均 低 碳 鋼

31、 鑄 鐵 表 3－ 2、 試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理 材 料 屈服荷載 屈服極限 最大荷載 抗壓強(qiáng)度 σ / MPa / KN σ / MPa / KN bc Psc sc Pbc 低碳鋼 ╱ ╱ 鑄 鐵 ╱ ╱ 表 3－ 3、試樣破壞后尺寸 材 料 長度 L 1/ mm 最 大 直 徑 d1/ mm 斷面角度 2 α/ 1 平

32、 均 鑄 鐵 [實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 ] 1、按要求進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 2、按標(biāo)準(zhǔn)格式書寫出完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告（ 內(nèi)容要完整全面 ）。 3、實(shí)驗(yàn)報(bào)告中要畫出試樣破壞后形狀示意圖（ 特殊斷面的正視圖，按試樣破壞后尺寸取一定比 例畫，并標(biāo)出裂紋位置 ）。 4、分析說明為什么低碳鋼壓縮時(shí)測(cè)不出 Pbc，而鑄鐵壓縮時(shí)會(huì)在與軸線大約成 450 角的斜面上破 壞？ [思考題 ] *1 、在壓縮試驗(yàn)中，對(duì)壓縮試樣有何要求？為什么？ 2、分別比較低碳鋼和鑄鐵在軸向拉伸和壓縮下的力學(xué)性能。 3、根據(jù)低碳鋼和鑄鐵的拉伸及壓縮試驗(yàn)結(jié)果，比較塑性材料與脆性材料的力學(xué)性能以及它們的破壞形式，并說明它們的適用范圍。 4、為什么鑄鐵試樣在壓縮時(shí)沿著與軸線大致成 450 角的斜截面破壞？其破壞形式說明了什么？ 5、低碳鋼拉伸時(shí)有 Pb，而壓縮時(shí)測(cè)不出 Pbc ，為什么還說它是拉壓等強(qiáng)度材料，而說鑄鐵是拉壓不等強(qiáng)度材料？