1、 低碳鋼、鑄鐵拉伸試驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋驹囼?yàn)以低碳鋼和鑄鐵為代表，了解塑性材料在簡單拉伸時(shí)的機(jī)械性質(zhì)。它是力學(xué)性能試驗(yàn)中最基本最常用的一個。一般工廠及工程建設(shè)單位都廣泛利用該實(shí)驗(yàn)結(jié)果來檢驗(yàn)材料的機(jī)械性能。試驗(yàn)提供的E，ReL，Rm，A和Z等指標(biāo)，是評定材質(zhì)和進(jìn)行強(qiáng)度、剛度計(jì)算的eLm重要依據(jù)。本試驗(yàn)具體要求為：了解材料拉伸時(shí)力與變形的關(guān)系，觀察試件破壞現(xiàn)象。測定強(qiáng)度數(shù)據(jù)，如屈服點(diǎn)Rl，抗拉強(qiáng)度R。eLm測定塑性材料的塑性指標(biāo)：拉伸時(shí)的伸長率A,截面收縮率Z。比較塑性材料與脆性材料在拉伸時(shí)的機(jī)械性質(zhì)。二、實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí)，外力必須通過試樣軸線,以確保材料處于單向應(yīng)力狀態(tài)。一般試驗(yàn)機(jī)都設(shè)有自動繪

2、圖裝置，用以記錄試樣的拉伸圖即F-AL曲線，形象地體現(xiàn)了材料變形特點(diǎn)以及各階段受力和變形的關(guān)系。但是F-AL曲線的定量關(guān)系不僅取決于材質(zhì)而且受試樣幾何尺寸的影響。因此，拉伸圖往往用名義應(yīng)力、應(yīng)變曲線（即R-曲線）來表示：R旦試樣的名義應(yīng)力S0，乞試樣的名義應(yīng)變L0S0和L0分別代表初始條件下的面積和標(biāo)距。R-曲線與F-AL曲線相似，但消除了幾何尺寸的影響。因此，能代表材料的屬性。單向拉伸條件下的一些材料的機(jī)械性能指標(biāo)就是在R-曲線上定義的。如果試驗(yàn)?zāi)芴峁┮粭l精確的拉伸圖，那么單向拉伸條件下的主要力學(xué)性能指標(biāo)就可精確地測定。不同性質(zhì)的材料拉伸過程也不同，其R-曲線會存在很大差異。低碳鋼和鑄鐵是性

3、質(zhì)截然不同的兩種典型材料，它們的拉伸曲線在工程材料中十分典型，掌握它們的拉伸過程和破壞特點(diǎn)有助于正確、合理地認(rèn)識和選用材料。低碳鋼具有良好的塑性，由R-曲線（圖1-1）可以看出，低碳鋼斷裂前明顯地分成四個階段：彈性階段（OA）：試件的變形是彈性的。在這個范圍內(nèi)卸載，試樣仍恢復(fù)原來的尺寸,沒有任何殘余變形。習(xí)慣上認(rèn)為材料在彈性范圍內(nèi)服從虎克定律，其應(yīng)力、應(yīng)變?yōu)檎汝P(guān)系，即RE,（1-1）比例系數(shù)E代表直線OA的斜率，稱作材料的彈性模量。屈服（流動）階段（BC）：R-曲線上出現(xiàn)明顯的屈服點(diǎn)。這表明材料暫時(shí)喪失抵抗繼續(xù)變形的能力。這時(shí)，應(yīng)力基本上不變化，而變形快速增長。通常把下屈服點(diǎn)（B）作為材料屈

4、服極限Rl。Rl是材料開始進(jìn)入塑性的標(biāo)志。結(jié)構(gòu)、零件的應(yīng)力一旦超過Rl，材料就會eLeLeL屈服，零件就會因?yàn)檫^量變形而失效。因此強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)常以屈服極限Rl作為確定許可應(yīng)力eL的基礎(chǔ)。從屈服階段開始，材料的變形包含彈性和塑性兩部分。如果試樣表面光滑，材料雜質(zhì)含量少，可以清楚地看到表面有45方向的滑移線。圖1-1試件拉伸圖強(qiáng)化階段（CD）：屈服階段結(jié)束后，R-曲線又開始上升，材料恢復(fù)了對繼續(xù)變形的抵抗能力，載荷就必須不斷增長。如果在這一階段卸載，彈性變形將隨之消失，而塑性變形將永遠(yuǎn)保留下來。強(qiáng)化階段的卸載路徑與彈性階段平行。卸載后若重新加載，加載線仍與彈性階段平行，但重新加載后，材料的彈性階段加

5、長、屈服強(qiáng)度明顯提高，而塑性卻相應(yīng)下降。這種現(xiàn)象稱作為形變強(qiáng)化或冷作硬化。冷作硬化是金屬材料極為寶貴的性質(zhì)之一。塑性變形和形變強(qiáng)化二者聯(lián)合，是強(qiáng)化金屬材料的重要手段。例如噴丸，擠壓，冷撥等工藝，就是利用材料的冷作硬化來提高材料強(qiáng)度的。強(qiáng)化階段的塑性變形是沿軸向均勻分布的。隨塑性變形的增長，試樣表面的滑移線亦愈趨明顯。D點(diǎn)是R-曲線的最高點(diǎn)，定義為材料的強(qiáng)度極限又稱作材料的抗拉強(qiáng)度記作R。對低碳鋼來說R是材料均勻塑性變形的最大抗力，是材mm料進(jìn)入頸縮階段的標(biāo)志。頸縮階段（DE）：應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限后，塑性變形開始在局部進(jìn)行。局部截面急劇收縮,承載面積迅速減少，試樣承受的載荷很快下降，直到斷裂。斷裂時(shí)，試樣的彈性變形消失，塑性變形則遺留在破斷的試樣上。材料的塑性通常用試樣斷裂后的殘余變形來衡量，單拉時(shí)的塑性指標(biāo)用斷后伸長率A和斷面收縮率Z來表示。即LLA=-u0,100%L0SSZ=0曠,100%（1-2）S0L，S分別代表試樣拉斷后的標(biāo)距和斷口的面積。uu低碳鋼頸縮部分的變形在總變形中占很大比重如圖1-2所示。測試斷后伸長率時(shí)，頸縮局部及其影響區(qū)的塑性變形都應(yīng)包含在L之內(nèi)。這就要求斷口位置應(yīng)在標(biāo)距的中央附近。u若斷口落在標(biāo)距之外則試驗(yàn)無效。工程上通常認(rèn)為，材料的斷后伸長率A5%屬于韌斷，A一處m2締5毓面SUIM23平均平均平均nB.試驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)材料屈服