低碳鋼拉伸實(shí)驗(yàn)

100KN液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)劃線器，游標(biāo)卡尺

● 原理部分:

低碳鋼是工程上最廣泛使用的材料，同時(shí)，低碳鋼試樣在拉伸試驗(yàn)中所表現(xiàn)出的變形與抗力間的關(guān)系也比較典型。低碳鋼的整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中工作段的伸長(zhǎng)量與荷載的關(guān)系由拉伸圖表示。做實(shí)驗(yàn)時(shí)，可利用萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)的自動(dòng)繪圖裝置繪出低碳鋼試樣的拉伸圖即下圖中拉力F與伸長(zhǎng)量△L的關(guān)系曲線。需要說(shuō)明的是途中起始階段呈曲線是由于試樣頭部在試驗(yàn)機(jī)夾具內(nèi)有輕微滑動(dòng)及試驗(yàn)機(jī)各部分存在間隙造成的。大致可分為四個(gè)階段:

(1)彈性階段OA:這一階段試樣的變形完全是彈性的，全部卸除荷載后，試樣將恢復(fù)其原長(zhǎng)。此階段內(nèi)可以測(cè)定材料的彈性模量E。

(2)屈服階段AS':試樣的伸長(zhǎng)量急劇地增加，而萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上的荷載讀數(shù)卻在很小范圍內(nèi)(圖中鋸齒狀線SS')波動(dòng)。如果略去這種荷載讀數(shù)的微小波動(dòng)不計(jì)，這一階段在拉伸圖上可用水平線段來(lái)表示。若試樣經(jīng)過(guò)拋光，則在試樣表面將看到大約與軸線成45°方向的條紋，稱為滑移線。

(3)強(qiáng)化階段S'B 試樣經(jīng)過(guò)屈服階段后，若要使其繼續(xù)伸長(zhǎng)，由于材料在塑性變形過(guò)程中不斷強(qiáng)化，故試樣中抗力不斷增長(zhǎng)。

(4)頸縮階段和斷裂BK 試樣伸長(zhǎng)到一定程度后，荷載讀數(shù)反而逐漸降低。此時(shí)可以看到試樣某一段內(nèi)橫截面面積顯著地收縮，出現(xiàn)"頸縮"的現(xiàn)象，一直到試樣被拉斷。斷口呈杯錐狀如右圖所示

利用原始標(biāo)距內(nèi)的殘余變形來(lái)計(jì)算材料斷后伸長(zhǎng)率A和斷面收縮率Z，計(jì)算公式為:

式中L0為原始標(biāo)距長(zhǎng)度，S0為原始橫截面面積，Lu為試樣斷裂后標(biāo)距長(zhǎng)度，Su為試樣斷裂后頸縮處最小橫截面面積。

圖2-4 低碳鋼拉伸圖

● 步驟:

1在試樣的原始標(biāo)距長(zhǎng)度L0范圍內(nèi)，用試樣劃線器細(xì)劃等分10個(gè)分格線

2.根據(jù)GB/T 228-2002《金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法》中第7章的規(guī)定，測(cè)定試樣原始橫截面面積。本次實(shí)驗(yàn)采用圓形截面試樣，應(yīng)在標(biāo)距的兩端及中間處的兩個(gè)相互垂直的方向上各測(cè)一次橫截面直徑d，取其算術(shù)平均值，選用三處中平均直徑最小值，并以此值計(jì)算橫截面面積S0，其S0 =πd2/4。該計(jì)算值修約到四位有效數(shù)字(π取五位有效數(shù)字)。

3.打開(kāi)試驗(yàn)機(jī)，安裝試樣，可快速調(diào)節(jié)試驗(yàn)機(jī)的夾頭位置，將試樣先夾持在上夾頭中，再升起下夾頭，將試樣夾牢并使之鉛直;

4.在計(jì)算機(jī)上輸入已測(cè)平均直徑中最小值等參數(shù)，并勾選所需測(cè)定的參數(shù)FeH值、下屈服點(diǎn)力FeL值和最大力Fm值，上屈服強(qiáng)度Reh,下屈服強(qiáng)度Rel抗拉強(qiáng)度Rm。將進(jìn)油閥關(guān)閉，按試驗(yàn)機(jī)上啟動(dòng)鍵。同時(shí)，操作計(jì)算機(jī)軟件使之開(kāi)始繪制曲線圖。

5..在加載實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，總的要求應(yīng)是緩慢、均勻、連續(xù)地進(jìn)行加載。并采用位移控制速率0.009mm/s。開(kāi)始測(cè)定時(shí)至達(dá)到屈服強(qiáng)度階段，試樣平行長(zhǎng)度的控制速率為0.009mm/S。達(dá)到強(qiáng)化階段后可適當(dāng)增大速率至0.015mm/s。試樣拉斷后立即停機(jī)并先取下試樣，然后打開(kāi)回油閥，使工作平臺(tái)復(fù)位。

5.在實(shí)驗(yàn)中，注意觀察拉伸過(guò)程四個(gè)特征階段中的各種現(xiàn)象，記錄的上屈服點(diǎn)力FeH值、下屈服點(diǎn)力FeL值和最大力Fm值，上屈服強(qiáng)度Reh,下屈服強(qiáng)度Rel抗拉強(qiáng)度Rm

考慮軟件識(shí)別問(wèn)題，手動(dòng)定位并設(shè)置下屈服點(diǎn)。

6.將斷后試樣拼接并用游標(biāo)卡尺測(cè)斷后標(biāo)距Lu，和拉斷處最小斷面的直徑du。

1測(cè)定低碳鋼的上屈服強(qiáng)度Reh,下屈服強(qiáng)度Rel,抗拉強(qiáng)度Rm，斷后伸長(zhǎng)率A，斷面收縮率Z

2觀察低碳鋼在拉伸過(guò)程中所出現(xiàn)的屈服、強(qiáng)化和縮頸現(xiàn)象，分析力與變形之間的關(guān)系，并繪制拉伸圖。

3學(xué)習(xí)、掌握萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的使用方法及其工作原理