碳鋼與鑄鐵的拉伸、壓縮實驗一、實驗目的1、 測定碳鋼在拉伸時的屈服極限七，強度極限bb，延伸率5和斷面收縮率W,測定鑄鐵拉伸時的強度極限bb。2、 觀察碳鋼、鑄鐵在拉伸過程中的變形規律及破壞現象，并進行比較，使用繪圖裝置繪制拉伸圖（P-AL曲線）。二、 實驗設備微機控制電子萬能材料試驗機、直尺、游標卡尺。三、 實驗試祥為使各種材料機械性質的數值能互相比較，避免試件的尺寸和形狀對試驗結果的影響，對試件的尺寸形狀GB6397-86作了統一規定，如圖1所示：€—.14.用于測量拉伸變形的試件中段長度（標距L0）與試件直徑d。必零滿足L0/d0=10或5，其延伸率分別記做和610和氣2、壓縮試樣：低碳鋼和鑄鐵等金屬材料的壓縮試件一般做成很短的圓柱形，避免壓彎，一般規定試件高度h直徑d的比值在下列范圍之內:h1WdW3為了保證試件承受軸向壓力，加工時應使試件兩個端面盡可能平行，并與試件軸線垂直，為了減少兩端面與試驗機承墊之間的摩擦力，試件兩端面應進行磨削加工，使其光滑。四、實驗原理圖2為試驗機繪出的碳鋼拉伸P-AL曲線圖，拉伸變形AL是整個試件的伸長，并且包括機器本身的彈性變形和試件頭部在夾頭中的滑動，故繪出的曲線圖最初一段是曲線，流動階段上限B‘受變形速度和試件形式影響，下屈服點B則比較穩定，工程上均以B點對應的載荷作為材料屈服時的載荷七，以試樣的初始橫截面積A0除PS，即得屈服極限：Psb— SA0屈服階段過后，進入強化階段，試樣又恢復了承載能力，載荷到達最大值P『時，試樣某一局部的截面明顯縮小，出現“頸縮”現象，這時示力盤的從動針停留在七不動，主動針則迅速倒退表明載荷迅速下降，試樣即將被拉斷。以試樣的初始橫截面面積A。除Pb得強度極限為Pb=-b-bA0延伸率6及斷面收縮率6的測定，試樣的標距原長為L。拉斷后將兩段試樣緊密地對接在一起，量出拉斷后的標距長為^延伸率應為5—L^Lx100%l0試樣拉斷后，設頸縮處的最小橫截面面積為*，由于斷口不是規則的圓形，應在兩個相互垂直的方向上量取最小截面的直徑，以其平均值計算A1，然后按下式計算斷面收縮率：V—A0~A1x100%A0鑄鐵試件在變形極小時，就達到最大載荷Pb而突然發生斷裂。沒有屈服和頸縮現象，其強度極限遠小于低碳鋼的強度極限。圖4為低碳鋼試件的壓縮圖，在彈性階段和屈服階段，它與拉伸時的形狀基本上是一致的，而且P,也基本相同，所以說，低碳鋼材料在壓縮時的E和°$都與拉伸時大致相同，低碳鋼的塑性好，由于泊松效應，試件越壓越粗，不會破壞，橫向膨脹在試件兩端受到試件與承墊之間巨大摩擦力的約束，試件被壓成鼓形，進一步壓縮，會壓成圓餅狀，低碳鋼試件壓不壞，所以沒有強度極限。圖4 圖5圖5為鑄鐵試件壓縮圖，P-AL比同材料的拉伸圖要高4-5倍，當達到最大載荷七時鑄鐵試件會突然破裂，斷裂面法線與試件軸線大致成450?550的傾角。這表面，鑄鐵壓縮破壞主要是由剪應力引起的。五、實驗步驟低碳鋼拉伸試驗步驟：1、 測量試樣尺寸測定試樣初始橫截面面積Ao時，在標距Lo的兩端及中部三個位置上，沿兩個互相垂直的方向，測量試樣直徑，以其平均值計算各橫截面面積，取三個橫截面面積中的最小值為A。。2、 檢查試驗機的夾具是否安裝好，各種限位是否在實驗狀態下就位；3、 安裝試件。安裝時僅將試件上端夾緊，下端懸空，然后再試件上夾持引伸計;4、 啟動下降按鈕將試件移下，停止安裝好試件，進行調零，回到試驗初始狀態;5、 根據實驗設定，啟動實驗開關進行加載，注意觀察試驗中的試件及計算機上的曲線變化；6、 實驗完成，保存記錄數據；7、 試件破壞后（非破壞性試驗應先卸載），斷開控制器并關閉，關閉動力系統及計算機系統，清理還原。鑄鐵壓縮試驗步驟：1、 測量試樣尺寸，測量試樣兩端及中間等三處截面的直徑，取三處中最小一處的平均直徑d0作為計算原截面積A0之用。2、 調整試驗機，選擇測力度盤，調整指針對準零點，并調整自動繪圖器。電子萬能試驗機按軟件操作指南步驟進行。3、 安裝試樣，將試樣兩端面涂上潤滑油，然后準確地放在試驗機活動臺支承墊的中心上。4、 檢查及試車液壓試驗機試車時將試驗機活動臺上升，試件亦隨之上升，當試件上端面接近承墊時應減慢活動臺上升速度，避免突然接觸引起劇烈加載，當試件與上承墊剛接觸時，將自動繪圖筆調整好，使它處于工作狀態，用慢速預加少量載荷。然后卸載近零點，以檢查試驗機工作是否正常。5、 進行試驗鑄鐵試件，緩慢而均勻地加載，同時使用自動繪圖裝置繪出P-AL曲線，直到試件破裂為止，記下破壞載荷Pb。6、 結束工作打開回油間，將載荷卸掉，取下試件，使試驗機復原。六、數據處理低碳鋼拉伸：試樣直徑d第一次值（mm）第二次值（mm）平均值（mm）A點7.847.807.82B點7.807.807.80C點7.787.787.78原始標距（mm）斷后長度（mm）原始試樣截面積（皿）801050.0002強度極限屈服極限b=PbAPsb=—SA延伸率應為:cl l , 、8=i0x100%=(105-80)/80=31.25%110斷面收縮率：W=人-^? X10