實驗二低碳鋼和鑄鐵的壓縮實驗

1、實驗二金屬材料(低碳鋼和鑄鐵)的壓縮實驗、實驗?zāi)康?1) 比較低碳鋼和鑄鐵壓縮變形和破壞現(xiàn)象。(2) 測定低碳鋼的屈服極限C s和鑄鐵的強度極限(3) 比較鑄鐵在拉伸和壓縮兩ft1受力形式下的機械性能、分析其破壞原因。二、驗儀器和設(shè)備(1) 萬能材料試驗機。(2) 游標(biāo)卡尺。三、試件介紹根據(jù)國家有尖標(biāo)準(zhǔn)，低碳鋼和鑄鐵等金屬材料的壓縮試件一般制成圓柱形試件。低碳鋼壓縮試件的高度和直徑的比例為3 : 2,鑄鐵壓縮試件的高度和直徑的比 例為2 : 10試件均為圓柱體。四、實驗原理及方法壓縮實驗是研究材料性能常用的實驗方法。對鑄鐵、鑄造合金、建筑材料等 脆 性材料尤為合適。通過壓縮實驗觀察材料的變形過

2、程、破壞形式，并與拉伸實驗進(jìn) 行比較，可以分析不同應(yīng)力狀態(tài)對材料強度、塑性的影響，從而對材料的機械性能 有比較全面的認(rèn)識。壓縮試驗在壓力試驗機上進(jìn)行。當(dāng)試件受壓時，其上下兩端面與試驗機支撐 之 間產(chǎn)生很大的摩擦力，使試件兩端的橫向變形受到阻礙，故壓縮后試件呈鼓形。摩 擦力的存在會影響試件的抗壓能力甚至破壞形式。為了盡量減少摩擦力的影響，實 驗時試件兩端必須保證平行，并與軸線垂直，使試件受軸向壓力。另外。端面加工 應(yīng)有較高的光潔度。低碳鋼壓縮時也會發(fā)生屈服，但并不象拉伸那樣有明顯的屈服階段。因此，在測定Ps時要特別注意觀察。在緩慢均勻加載下，測力指針等速轉(zhuǎn)動，當(dāng)材料 發(fā)生屈服時，測力指針轉(zhuǎn)動將減

3、慢，甚至倒退。這時對應(yīng)的載荷即為屈服載荷Ps。屈服之后加載到試件產(chǎn)生明顯變形即停止加載。這是因為低碳鋼受壓時變形較 大而不破裂，因此愈壓愈扁。橫截面增大時，其實際應(yīng)力不隨外載荷增加而增 加， 故不可能得到最大載荷Pb,因此也得不到強度極限b,所以在實驗中是以變形來控制 加載的。鑄鐵試件壓縮時，在達(dá)到最大載荷Pb前出現(xiàn)較明顯的變形然后破裂，此時試驗 機測力指針迅速倒退，從動針讀取最大載荷IM直，鑄鐵試件最后略呈故形，斷裂面 與試件軸線大約呈45。圖2-2低碳鋼圧縮圖鑄鐵壓縮圖五、實驗步驟(1) 試驗機準(zhǔn)備。根據(jù)估算的最大載荷，選擇合適的示力度盤(量程)按相應(yīng)的 操作規(guī)程進(jìn)行操作。(2) 測量試件

4、的直徑和高度。測量試件兩端及中部三處的截面直徑，取三處中最 小一處的平均直徑計算橫截面面積。(3) 將試件放在試驗機活動臺球形支撐板中心處。(4) 開動試驗機，使活動臺上升，對試件進(jìn)行緩慢均勻加載，加載速度為min 對于低碳鋼，要及時記錄其屈服載荷，超過屈服載荷后，繼續(xù)加載，將試件壓成鼓 形即可停止加載。鑄鐵試件加壓至試件破壞為止，記錄最大載荷。(5) 取出試件，將試驗機恢復(fù)原狀。觀察試件。試驗后材料破壞情況觀察低碳鋼鑄鐵兩種材料的破壞變形情況，分析原因：低碳鋼：試樣逐漸被壓扁，形成圓鼓狀。這種材料延展性很好，不會被壓斷，壓縮時產(chǎn)生很大的變形，上下兩端面受摩擦力的牽制變形小，而中間受其影響逐漸

5、減 弱。鑄鐵：壓縮時變形很小，承受很大的力之后在大約45度方向產(chǎn)生剪切斷裂，說 明鑄鐵材料受壓時其抗剪能力小于抗壓能力。用縮后圖2-3低碳鋼、鑄鐵斥縮后變形圖六、實驗結(jié)果的處理(1)計算低碳鋼的屈服極限： 0(2) 計算鑄鐵的強度極限Pb其中Ao -do，d。為試件實驗前最小直徑。A七、思考題(1) 為何低碳鋼壓縮測不出破壞載荷，而鑄鐵壓縮測不出屈服載荷(2) 根據(jù)鑄鐵試件的壓縮破壞形式分析其破壞原因，并與拉伸作比較(3) 通過拉伸與壓縮實驗，比較低碳鋼的屈服極限在拉伸和壓縮時的差八、實驗記錄參考表格表2 - 1試件原始尺寸材料高度(mm)直徑(mm)取小橫截面面積/2(mm )橫截面1橫截面2橫截面3(1)(2)平均(