低碳鋼拉伸實驗實驗原理和步驟

● 原理部分:

低碳鋼是工程上最廣泛使用的材料，同時，低碳鋼試樣在拉伸試驗中所表現(xiàn)出的變形與抗力間的關(guān)系也比較典型。低碳鋼的整個試驗過程中工作段的伸長量與荷載的關(guān)系由拉伸圖表示。做實驗時，可利用萬能材料試驗機的自動繪圖裝置繪出低碳鋼試樣的拉伸圖即下圖中拉力F與伸長量△L的關(guān)系曲線。需要說明的是途中起始階段呈曲線是由于試樣頭部在試驗機夾具內(nèi)有輕微滑動及試驗機各部分存在間隙造成的。大致可分為四個階段:

(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。此階段內(nèi)可以測定材料的彈性模量E。

(2)屈服階段AS':試樣的伸長量急劇地增加，而萬能試驗機上的荷載讀數(shù)卻在很小范圍內(nèi)(圖中鋸齒狀線SS')波動。如果略去這種荷載讀數(shù)的微小波動不計，這一階段在拉伸圖上可用水平線段來表示。若試樣經(jīng)過拋光，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)強化階段S'B 試樣經(jīng)過屈服階段后，若要使其繼續(xù)伸長，由于材料在塑性變形過程中不斷強化，故試樣中抗力不斷增長。

(4)頸縮階段和斷裂BK 試樣伸長到一定程度后，荷載讀數(shù)反而逐漸降低。此時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)的殘余變形來計算材料斷后伸長率A和斷面收縮率Z，計算公式為:

式中L0為原始標(biāo)距長度，S0為原始橫截面面積，Lu為試樣斷裂后標(biāo)距長度，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)距長度L0范圍內(nèi)，用試樣劃線器細(xì)劃等分10個分格線

2.根據(jù)GB/T 228-2002《金屬材料室溫拉伸試驗方法》中第7章的規(guī)定，測定試樣原始橫截面面積。本次實驗采用圓形截面試樣，應(yīng)在標(biāo)距的兩端及中間處的兩個相互垂直的方向上各測一次橫截面直徑d，取其算術(shù)平均值，選用三處中平均直徑最小值，并以此值計算橫截面面積S0，其S0 =πd2/4。該計算值修約到四位有效數(shù)字(π取五位有效數(shù)字)。

3.打開試驗機，安裝試樣，可快速調(diào)節(jié)試驗機的夾頭位置，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.在計算機上輸入已測平均直徑中最小值等參數(shù)，并勾選所需測定的參數(shù)FeH值、下屈服點力FeL值和最大力Fm值，上屈服強度Reh,下屈服強度Rel抗拉強度Rm。將進油閥關(guān)閉，按試驗機上啟動鍵。同時，操作計算機軟件使之開始繪制曲線圖。

5..在加載實驗過程中，總的要求應(yīng)是緩慢、均勻、連續(xù)地進行加載。并采用位移控制速率0.009mm/s。開始測定時至達(dá)到屈服強度階段，試樣平行長度的控制速率為0.009mm/S。達(dá)到強化階段后可適當(dāng)增大速率至0.015mm/s。試樣拉斷后立即停機并先取下試樣，然后打開回油閥，使工作平臺復(fù)位。

5.在實驗中，注意觀察拉伸過程四個特征階段中的各種現(xiàn)象，記錄的上屈服點力FeH值、下屈服點力FeL值和最大力Fm值，上屈服強度Reh,下屈服強度Rel抗拉強度Rm

考慮軟件識別問題，手動定位并設(shè)置下屈服點。

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

100KN液壓萬能試驗機，試驗劃線器，游標(biāo)卡尺

1測定低碳鋼的上屈服強度Reh,下屈服強度Rel,抗拉強度Rm，斷后伸長率A，斷面收縮率Z

2觀察低碳鋼在拉伸過程中所出現(xiàn)的屈服、強化和縮頸現(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)、掌握萬能試驗機的使用方法及其工作原理