低碳鋼拉伸試驗指導書

實驗一低碳鋼拉伸實驗及彈性模量E的測定一、實驗目的.了解試驗設(shè)備一一WDW3100微控電子萬能試驗機的構(gòu)造和工作原理，掌握其操作規(guī)程及使用時的注意事項。.測定碳鋼的屈服極限°s、強度極限0b、延伸率5、斷面收縮率9。.測定彈性模量E。.觀察拉伸過程中的各種現(xiàn)象，自動生成并打印拉伸圖（P—AL曲線）。.分析材料的力學性質(zhì)。二、實驗設(shè)備和量具1.設(shè)備：WDW3100微控電子萬能試驗機（圖1-1）。圖1-1WDW3100微控電子萬能試驗機第1頁共8頁第2頁共8頁2.計算機（安裝實驗機控制系統(tǒng)軟件---如圖1-2）,打印機一臺。圖1-2圖1-2實驗機控制系統(tǒng)軟件操作界面.電子應變引伸計。.量具：游標卡尺。.電子應變引伸計。.量具：游標卡尺。WDW3100微控電子萬能試驗機主要技術(shù)參數(shù)：WDW3 100系列匕匕育最大實驗力100KN系列匕匕育最大實驗力100KN①最大試驗力：100KN；②移動橫梁行程：1200mm；③試驗力精確度：0.5%；④試驗速度：0.05—500mm/min；⑤橫梁位移顯示分辨率：0.01mm；⑥試驗區(qū)寬度：570mm。第3頁共8頁

工作原理：WDW3100微控電子萬能試驗機主要由上橫梁、移動橫梁、臺面及兩側(cè)立柱組成框架結(jié)構(gòu)，滾珠絲杠固定在臺面和上橫梁之間，兩滾珠絲杠配合螺母及導套固定在移動橫梁上。電機通過三級同步帶輪減速后帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，推動移動橫梁在設(shè)定圖1-3圓形截面試件圖1-3圓形截面試件三、實驗試件低碳鋼試件如圖1—3。夾持部分用來裝入試驗機夾具中以便夾緊試件，過渡部分用來保證標距部分能均勻受力，這兩部分的形狀和尺寸，決定于試件的截面形狀和尺寸以及機器夾具類型。標距/0是待試部分，也是試件的主體，其長度通常簡稱為標距，也稱為計算長度。試件的尺寸和形狀對材料的塑性性質(zhì)影響很大。為了能正確地比較各種材料的力學性質(zhì)，國家對試件尺寸作了標準化規(guī)定。拉伸試件分比例試件和非比例試件兩種。比例試件系按公式l。=”汽計算而得。式中10為標距，A0為標距部分原始截面積，系數(shù)K通常為5.65和11.3（前者稱為短試件，后者稱為長試件）。據(jù)此，短、長圓形試件的標距長度10分別等于5d0、10d0。非比例試件的標距與其原橫截面間無上述一定的關(guān)系。根據(jù)國家標準（GB228—87）將比例試件尺寸列表如下：/、 圓形試樣 表示延伸率試件 標距長度1°（mm） 橫截面積A（mm）0 直徑 的符號匹長江3'區(qū) 10d 盤比 0 0 10任意 任意例 k5565A~ , 8短5.65,A0 5d0 5表中:①do表示試件標距部分原始直徑；②§10、$5分別表示標距長度Lo為do的10倍或5倍的試件延伸率。常用試件的形狀尺寸、表面粗糙度等可查國家標準GB228—87中的附錄一、第4頁共8頁四、實驗方法及實驗原理1、測定試件的截面尺寸圓試件測定其直徑d0的方法是：在試件標距長度的兩端和中間三處予以測量，每處在兩個相互垂直的方向上各測一次，取其算術(shù)平均值，然后取這三個平均數(shù)的最小值作為d。02、試件標距長度10的確定除了要根據(jù)圓試樣的直徑d來確定外，還應將其化到5mm或10mm的倍數(shù)。等于0或大于2.5mm但小于7.5mm者化整為5mm；等于或大于7.5mm者進為10mm，依此類推。在標距兩端各打一小標點，使其連線平行于試樣的軸線。將兩標點間的距離等分10格或20格，并刻出分格線，以便觀察變形分布情況，測定其伸長率。3、試驗加載范圍根據(jù)低碳鋼的強度極限，估計加在試件上的最大載荷，確定試驗機最大試驗力是否足夠。由于試驗機測力部分本身精確度的限制，WDW3100微控電子萬能試驗機的測力范圍為：最大試驗力100KN的0.4%--100%，即0.4KN—100KN。實驗時應保證全部待測載荷均在此范圍之內(nèi)。4、試驗過程分析正式實驗開始，用慢速加載，使試件的變形勻速增長。國家標準規(guī)定的拉伸速度是：屈服前，應力增加速度為10MPa/s,屈服后，試驗機活動夾頭在負荷下的移動速度不大于0.51/min。對于低碳鋼來說，屈服時的曲線如圖1—4(a)所示，其中Ps上叫做上屈服載荷，第5頁共8頁與鋸齒狀曲線段最低點相應的最小載荷PS下叫下屈服載荷。由于上屈服載荷隨試件過渡部分的不同而有很大差異，而下屈服載荷則基本一致，因此一般規(guī)定用下屈服載荷來計算屈服極限?！窹/4=P下/4。有些材料，屈服時的P-AL曲線基本上是一個平臺的曲線而不是呈現(xiàn)出鋸齒形狀，如圖1—4(b)所示。屈服階段終了以后，要使試件繼續(xù)變形，就必須加大載荷。這時載荷一變形曲線將開始上升，材料進入強化階段，試件的橫向尺寸有明顯的縮小。如果在強化階段的某一點處進行卸載，則可以得到一條卸載曲線，實驗表明，它與曲線的起始直線部分基本平行。卸載后若重新加載，加載曲線則沿原卸載曲線上升直到該點，此后曲線基本上與未經(jīng)卸載的曲線重合，這就是冷作硬化效應。隨著實驗的繼續(xù)進行，當載荷達到某一值Pb，載荷不再增加的情況下，AL繼續(xù)增加，試件開始出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象，繼續(xù)拉伸直至試件最后在頸縮處斷裂。根據(jù)測得的Pb可以按?！?Pb/A0計算出強度極限。b。其拉伸過程如圖1-5所示。5、試件斷后標距部分長度l的測量1將試件拉斷后的兩段在拉斷處緊密對接起來，盡量使其軸線位于一條直線上。拉斷處由于各種原因形成縫隙，則此縫隙應計入試樣拉斷后的標距部分長度內(nèi)。如拉斷處到鄰近標距端點的距離大于l°/3，l］可直接測量兩端點間的長度。測量了l，按下式計算伸長率，即5=仁義X100%。i l0第6頁共8頁圓形試樣在縮頸最小處兩個相互垂直方向上測量其直徑，用二者的算術(shù)平均值作為斷口直徑d，來計算其A。斷面收縮率按下式計算：v二上工x100%i i A0最后，在進行數(shù)據(jù)處理時，按有效數(shù)字的選取和運算法則確定所需的位數(shù)，所需位數(shù)后的數(shù)字，按四舍六入五單雙法處理。6、低碳鋼彈性模量E的測定若要測定試件的彈性模量E,則在試驗前應在試件上安裝電子應變引伸計。材料彈性模量后的測定，是在比例極限以內(nèi)的拉伸試驗中進行的。低碳鋼在比例極限內(nèi)服從胡克定律，即：AL=匕EA0式中，P——軸向拉力（N）%——試件標距長度（m）A0——為試件原始截面面積（m2）E——材料彈性模量（Pa）五、實驗操作步驟1、打開總電源；2、打開機架背后的空氣開關(guān)；3、打開機架前面的鑰匙開關(guān)；4、打開電腦及打印機；5、點擊桌面”材料試驗機”圖標，進入實驗軟件界面；6、單擊菜單欄“聯(lián)機”，使軟件進入控制試驗機狀態(tài)；7、單擊菜單欄“試樣錄入”，測量試驗樣件參數(shù)，輸入試樣編號、試樣參數(shù)等信息，保存并關(guān)閉退出；8、單擊菜單欄“參數(shù)設(shè)置”，確定主要實驗參數(shù)，關(guān)閉退出；9、各項顯示參數(shù)“清零”；10、將試件安裝在試驗機上，注意試件兩端與卡槽底面均留有間隙，然后緊固試件。再將電子應變引伸計的插銷插入銷孔后安裝于試件上，確保安裝牢固，然后第7頁共8頁

圖1-6拉伸試驗結(jié)果分析拔出插銷。橫梁上升期間注意安全，防止試件運動過快沖擊上夾頭，遇危險則立即按手輪或操作面板上的“STOP”按鈕；11、單擊菜單欄“試驗開始”，進入拉伸試驗過程；12、密切觀察試驗過程，依提示進行各項操作，隨時用手輪或操作面板調(diào)節(jié)進給速度；13、直至試件拉斷，取下兩段試件將其對接，測量斷面直徑和伸長后的標距；14、回到電腦前，順序點擊菜