金屬拉伸試驗/鑄鐵拉伸試驗方法

*節 金屬拉伸試驗

    一 、實(shí)驗目的
    1.觀(guān)察低碳鋼和鑄鐵在拉伸過(guò)程中的各種現象（包括屈服，強化和頸縮等現象），特別是外力和變形間的關(guān)系，并繪制拉伸圖。
    2.測定低碳鋼的屈服極限，強度極限，延伸率和截面收縮率。
    3.測定鑄鐵的強度極限。
    4.觀(guān)察斷口，比較低碳鋼和鑄鐵兩種材料的拉伸性能和破壞特點(diǎn)。
    二 、實(shí)驗設備和儀器
    1.UH5000系列材料實(shí)驗機
    2.游標卡尺
    三 、實(shí)驗原理
    為了便于比較實(shí)驗結果，按國家標準 GB228—76中的有關(guān)規定,實(shí)驗材料要按上述標準做成比例試件,即
    圓形截面試件    l₀ =10d₀       (長(cháng)試件)
                   l₀  =5 d₀       (短試件)
    矩形截面試件  l₀ =11.3   (長(cháng)試件)
                  l₀ =5.65   (短試件)
    式中: l₀ --試件的初始計算長(cháng)度(即試件的標距);
    --試件的初始截面面積;
    d₀ --試件在標距內的初始直徑
    實(shí)驗室里使用的金屬拉伸試件通常制成標準圓形截面試件,如圖3—1所示

    金屬拉伸實(shí)驗是測定金屬材料力學(xué)性能的一個(gè)zui基本的實(shí)驗，是了解材料力學(xué)性能zui，zui方便的實(shí)驗。本試驗主要是測定低碳鋼和鑄鐵在軸向靜載拉伸過(guò)程中的力學(xué)性能。在試驗過(guò)程中，利用實(shí)驗機的自動(dòng)繪圖裝置可繪出低碳鋼的拉伸圖（如圖3—2，a所示）和鑄鐵的拉伸圖（如圖3—2，b所示）。由于試件在開(kāi)始受力時(shí)，其兩端的夾緊部分在試驗機的夾頭內有一定的滑動(dòng)，故繪出的拉伸圖zui初一段是曲線(xiàn)。

  圖3-2試件拉伸圖

    對于低碳鋼，在確定屈服載荷時(shí)，必須注意觀(guān)察試件屈服時(shí)測力度盤(pán)上主動(dòng)針的轉動(dòng)情況，規定主動(dòng)針停止轉動(dòng)時(shí)的恒定載荷或*次回轉的zui小載荷值為屈服載荷，故材料的屈服極限為 
    試件拉伸達到zui大載荷之前，在標距范圍內的變形是均勻的。從zui大載荷開(kāi)始，試件產(chǎn)生頸縮，截面迅速變細，載荷也隨之減小。因此，測測力度盤(pán)上主動(dòng)針開(kāi)始回轉，而從動(dòng)針則停留在zui大載荷的刻度上，給我們指示出zui大載荷，則材料的強度極限為
    試件斷列后，將試件的斷口對齊，測量出斷裂后的標距l₁和斷口處的直徑d₁ ，則材料的延伸率和截面收縮率分別為: 

    式中，l₀ , A₀分別為試驗前的標距和橫截面面積； l₁ , A₁分別為試驗后的標距和斷口處的橫截面面積。
    如果斷口不在試件距中部的三分之一區段內，則應按國家標準規定采用斷口移中法來(lái)計算試件拉斷后的標距l₁ 。其具體方法是：試驗前先在試件的標距內，用刻線(xiàn)器刻劃等間距的標點(diǎn)或圓周11個(gè)，即將標距長(cháng)度分為10等份。試驗后將拉斷的試件斷口對齊，如圖3—3所示，以斷口O為起點(diǎn)，在長(cháng)段上取基本等于短段的格數得B點(diǎn)．當長(cháng)段所余格數為偶數時(shí)，如圖３―３（a）所示，則取所余格數的一半得C點(diǎn)，于是l₁＝AB+2BC
    若長(cháng)段所余格數為奇數時(shí)，如圖３－３（b）所示，可在長(cháng)段上取所余格數減１之半得C點(diǎn)，再取所余格數加１之半得C₁點(diǎn)，于是l₁＝AB＋BC＋BC₁

   當斷口非常接近試件兩端部，而與其端部的距離等于或小于直徑的兩倍時(shí)，需重作試驗．
    四、試驗方法和步驟
    1.試件準備
    先用游標卡尺測量試件中間等直桿兩端及中間這三個(gè)橫截面處的直徑：在每一橫截面內沿互相垂直方向各測量一次并取平均值。用所測得的三個(gè)平均值中zui小的值作為試件的初始直徑d₀，并按d₀計算試件的初始橫截面面積A₀。
    再根據試件的初始直徑d₀ 計算試件的標距l₀，并用游標卡尺在試件中部等直桿段內量取試件標距l₀，用刻線(xiàn)器將標距長(cháng)度分為十等份。
    2.試驗機準備
    熟悉試驗機的操作規程，估計拉伸試驗所需的zui大載荷，并根據值選定試驗機的測力度盤(pán)（值在測力度盤(pán)40% ~ 80%范圍內較宜）。調整測力指針對準零點(diǎn)，并使從動(dòng)針與之靠攏，同時(shí)調整好自動(dòng)繪圖裝置。
    3.試件安裝
    先將試件安裝在試驗機的夾頭內，再移動(dòng)下夾頭到適當位置，并把試件下端夾緊。
    4.檢查及試機
    請教師檢查以上準備情況。經(jīng)教師許可后開(kāi)動(dòng)試驗機，加少量載荷（勿使應力超過(guò)比例極限），檢查試驗機和繪圖裝置工作是否正常，然后卸載。
    5.進(jìn)行試驗
    開(kāi)動(dòng)試驗機以慢速均勻加載，注意觀(guān)察測力指針的轉動(dòng)、自動(dòng)繪圖情況及試件在拉伸過(guò)程中的各種現象。
    當測力指針不動(dòng)或倒退時(shí)，說(shuō)明材料開(kāi)始屈服，測力指針停止轉動(dòng)時(shí)的恒定值或*次回轉的zui小值即屈服載荷。當測力指針和從動(dòng)指針再次分離時(shí)，試件開(kāi)始頸縮，直至zui后被拉斷。測力指針回到零點(diǎn)，而從動(dòng)指針則指示出zui大載荷  。
    關(guān)閉試驗機，取下試件。將斷裂的試件對齊并盡量靠緊，用游標卡尺測量斷裂后標距段的長(cháng)度l₁及斷口處直徑d₁。
    6.結束試驗
    從試驗機上取下已繪好的拉伸曲線(xiàn)圖紙，并請教師檢查試驗記錄。
    清理試驗現場(chǎng)，將試驗機及有關(guān)工具復原。
    7.注意事項
   （1）參看液壓式材料試驗機的注意事項。
   （2）試件安裝必須正確，防止試件偏斜`夾入部分過(guò)短等現象。
   （3）試驗時(shí)聽(tīng)見(jiàn)異常聲音或發(fā)生任何故障，應立即停車(chē)，并馬上報告試驗指導教師。
    五、試驗結果處理
    整理試驗數據，按要求填寫(xiě)試驗報告并寫(xiě)出結論。
    鑄鐵拉伸試驗步驟與低碳鋼拉伸試驗步驟相同，只記錄zui大載荷并繪出拉伸曲線(xiàn)。

拉伸試驗報告

班級            姓名             學(xué)號               
試驗日期                        成績(jì)                

    一、試驗目的
    二、試驗設備和儀器
    三、試驗數據記錄和處理
    1．試驗前試件尺寸

    2 ．試驗數據

    3 ．數據處理
   （1）計算屈服極限和強度極限

    （2）計算低碳鋼延伸率和斷面收縮率

     
   （3）繪制P—△l曲線(xiàn)和試件斷口形狀簡(jiǎn)圖