低碳钢拉伸实验

100KN液压万能试验机，试验划线器，游标卡尺

● 原理部分:

低碳钢是工程上最广泛使用的材料，同时，低碳钢试样在拉伸试验中所表现出的变形与抗力间的关系也比较典型。低碳钢的整个试验过程中工作段的伸长量与荷载的关系由拉伸图表示。做实验时，可利用万能材料试验机的自动绘图装置绘出低碳钢试样的拉伸图即下图中拉力F与伸长量△L的关系曲线。需要说明的是途中起始阶段呈曲线是由于试样头部在试验机夹具内有轻微滑动及试验机各部分存在间隙造成的。大致可分为四个阶段:

(1)弹性阶段OA:这一阶段试样的变形完全是弹性的，全部卸除荷载后，试样将恢复其原长。此阶段内可以测定材料的弹性模量E。

(2)屈服阶段AS':试样的伸长量急剧地增加，而万能试验机上的荷载读数却在很小范围内(图中锯齿状线SS')波动。如果略去这种荷载读数的微小波动不计，这一阶段在拉伸图上可用水平线段来表示。若试样经过抛光，则在试样表面将看到大约与轴线成45°方向的条纹，称为滑移线。

(3)强化阶段S'B 试样经过屈服阶段后，若要使其继续伸长，由于材料在塑性变形过程中不断强化，故试样中抗力不断增长。

(4)颈缩阶段和断裂BK 试样伸长到一定程度后，荷载读数反而逐渐降低。此时可以看到试样某一段内横截面面积显著地收缩，出现"颈缩"的现象，一直到试样被拉断。断口呈杯锥状如右图所示

利用原始标距内的残余变形来计算材料断后伸长率A和断面收缩率Z，计算公式为:

式中L0为原始标距长度，S0为原始横截面面积，Lu为试样断裂后标距长度，Su为试样断裂后颈缩处最小横截面面积。

图2-4 低碳钢拉伸图

● 步骤:

1在试样的原始标距长度L0范围内，用试样划线器细划等分10个分格线

2.根据GB/T 228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》中第7章的规定，测定试样原始横截面面积。本次实验采用圆形截面试样，应在标距的两端及中间处的两个相互垂直的方向上各测一次横截面直径d，取其算术平均值，选用三处中平均直径最小值，并以此值计算横截面面积S0，其S0 =πd2/4。该计算值修约到四位有效数字(π取五位有效数字)。

3.打开试验机，安装试样，可快速调节试验机的夹头位置，将试样先夹持在上夹头中，再升起下夹头，将试样夹牢并使之铅直;

4.在计算机上输入已测平均直径中最小值等参数，并勾选所需测定的参数FeH值、下屈服点力FeL值和最大力Fm值，上屈服强度Reh,下屈服强度Rel抗拉强度Rm。将进油阀关闭，按试验机上启动键。同时，操作计算机软件使之开始绘制曲线图。

5..在加载实验过程中，总的要求应是缓慢、均匀、连续地进行加载。并采用位移控制速率0.009mm/s。开始测定时至达到屈服强度阶段，试样平行长度的控制速率为0.009mm/S。达到强化阶段后可适当增大速率至0.015mm/s。试样拉断后立即停机并先取下试样，然后打开回油阀，使工作平台复位。

5.在实验中，注意观察拉伸过程四个特征阶段中的各种现象，记录的上屈服点力FeH值、下屈服点力FeL值和最大力Fm值，上屈服强度Reh,下屈服强度Rel抗拉强度Rm

考虑软件识别问题，手动定位并设置下屈服点。

6.将断后试样拼接并用游标卡尺测断后标距Lu，和拉断处最小断面的直径du。

1测定低碳钢的上屈服强度Reh,下屈服强度Rel,抗拉强度Rm，断后伸长率A，断面收缩率Z

2观察低碳钢在拉伸过程中所出现的屈服、强化和缩颈现象，分析力与变形之间的关系，并绘制拉伸图。

3学习、掌握万能试验机的使用方法及其工作原理