材料力学实验报告
专业：机械设计制造及其自动化
班级：
学号：
姓名：
实验项目：金属拉伸实验
指导教师：
实验性质：演示实验
实验地点：
2015年12 月27 日
一、实验目的：
1.观察低碳钢和铸铁在拉伸过程中的各种现象（包括屈服，强化和颈缩等现象），特别是外力和变形间的关系，并绘制拉伸图。
2.测定低碳钢的屈服极限σs和截面收缩率ψ。
3.观察断口，比较低碳钢的拉伸性能和破坏特点。
二、实验仪器：
1、游标卡尺
2、材料拉伸实验机
3、刻度尺
4、橡皮筋
三、实验过程：
①用游标卡尺在低碳钢试件的两端和中央的三个截面上测量直径，每个截面在互相垂直的两
个方向各测一次，取其平均值，并用三个平均值中最小者作为计算截面积的直径d0，并计算出截面积S0 值。
用刻度尺在低碳钢试件两端间取10d0的距离作为原长度L0，做上标记，并平均分成10格，同样做上标记。
②打开试验机，先把试件安装在试验机的上夹头内，用橡皮筋将电子引伸计固定在试件
标记L0长度内，再移动下夹头，使其达到适当的位置，此时清零电脑记录的所有数据后，把试件下端夹紧。
③点击电脑中表示“开始”的箭头按钮，开始拉伸试验，此间数据由电脑记录。
④当电脑提示取下引伸计时，取下引伸计。
⑤拉断试件后，打印电脑记录数据及图像，取下断裂的两截试件，关闭电源，整理实验现场。
⑥用游标卡尺测量上下两截断截口处的截面直径，每个截面在互相垂直的两个方向各测一次，取其平均值，取最小值作为计算截面积的直径d，计算此时截面积S，同时计算断面收缩率。
⑦将试件两截拼合后用刻度尺测量拉伸后试件长度，测量三次取平均值为l，同时计算伸长率。
四、实验结论：
由图中可得低碳钢的屈服极限σs。金属受到拉伸表现为四个阶段。第一阶段为：弹性阶段，即在拉伸的初始阶段应力与应变满足正比例关系，拉伸曲线表现为一条直线。在这一阶段卸载载荷，材料可以恢复变形。第二阶段为屈服阶段，在曲线上表现为接近水平的小锯齿状折线。第三阶段为强化阶段，在曲线上表现为缓慢上涨的弧线。第四阶段为局部变形阶段，在曲线上表现为迅速下降，直至试样被拉断，无拉力作用。
在实验中，当应力超过某一点增加到某一值时，应变有非常明显的增大，而应力是先下降，然后作微小的波动，在σ-ε曲线上出现接近水平的小锯齿形折线。像这种应力基本保持不变、而应变显著增加的现象就是屈服。在低碳钢试验时，我们可以边观察电脑屏幕上的σ-ε曲线，当曲线出现以上现象时就代表低碳钢出现了屈服点。
在室温下，以缓慢平稳的加载方式进行试验，称为常温静载试验，是测定材料力学性能的基本实验。在进行荷载加载时，必须缓慢加载才可以达到常温静载试验的要求。假如加载速度过快，则会导致材料的各项数据短时间内发生剧烈变动，导致测量误差过大
低碳钢断口有明显的塑性破坏产生的光亮倾斜面，倾斜面倾角与试样轴线近似成(称杯状断口)45度，这部分材料的断裂是由于切应力造成的，中心部分为
粗糙平面，塑性越大对应杯状断口越大，中心粗糙平面的面积越小。
金属拉伸实验报告 【实验目的】 1、测定低碳钢的屈服强度R Eh 、R eL及R e 、抗拉强度R m、断后伸长率A和断面收缩率Z。 2、测定铸铁的抗拉强度R m和断后伸长率A。 3、观察并分析两种材料在拉伸过程中的各种现象（包括屈服、强化、冷作硬化和颈缩等现象），并绘制拉伸图。 4、比较低碳钢（塑性材料）与铸铁（脆性材料）拉伸机械性能的特点。 【实验设备和器材】 1、电子万能试验机WD-200B型 2、游标卡尺 3、电子引伸计 【实验原理概述】 为了便于比较实验结果，按国家标准 GB228—76中的有关规定,实验材料要按上述标准做成比例试件,即： 圆形截面试件： L 0 =10d (长试件)
式中: L 0 --试件的初始计算长度(即试件的标距); --试件的初始截面面积; d 0 --试件在标距内的初始直径 实验室里使用的金属拉伸试件通常制成标准圆形截面试件,如图1所示 图1拉伸试件 将试样安装在试验机的夹头中，然后开动试验机，使试样受到缓慢增加的拉力（应根据材料性能和试验目的确定拉伸速度），直到拉断为止，并利用试验机的自动绘图装置绘出材料的拉伸图（图2－2所示）。应当指出，试验机自动绘 图装置绘出的拉伸变形ΔL 主要是整个试样（不只是标距部分）的伸长，还包括机器的弹性变形和试样在夹头中的滑动等因素。由于试样开始受力时，头部在夹头内的滑动较大，故绘出的拉伸图最初一段是曲线。 1、低碳钢（典型的塑性材料） （a ）低碳钢拉伸曲线图 （b ）铸铁拉伸曲线图
当拉力较小时，试样伸长量与力成正比增加，保持直线关系，拉力超过F P 后拉伸曲线将由直变曲。保持直线关系的最大拉力就是材料比例极限的力值F P。 在F P的上方附近有一点是F c，若拉力小于F c而卸载时，卸载后试样立刻恢复原状，若拉力大于F c后再卸载，则试件只能部分恢复，保留的残余变形即为塑性变形，因而F c是代表材料弹性极限的力值。 当拉力增加到一定程度时，试验机的示力指针（主动针）开始摆动或停止不动，拉伸图上出现锯齿状或平台，这说明此时试样所受的拉力几乎不变但变形却在继续，这种现象称为材料的屈服。低碳钢的屈服阶段常呈锯齿状，其上屈服点B′受变形速度及试样形式等因素的影响较大，而下屈服点B则比较稳定（因此工程上常以其下屈服点B所对应的力值F eL作为 材料屈服时的力值）。确定屈服力值时，必须注 意观察读数表盘上测力指针的转动情况，读取测 力度盘指针首次回转前指示的最大力F eH（上屈 服荷载）和不计初瞬时效应时屈服阶段中的最小 力F eL（下屈服荷载）或首次停止转动指示的恒 定力F eL（下屈服荷载），将其分别除以试样的原 图2－3 低碳钢的冷作硬化 始横截面积（S0）便可得到上屈服强度R eH和下屈服强度R eL。即 R = F e H/S0 R e L= F e L/S0 e H 屈服阶段过后，虽然变形仍继续增大，但力值也随之增加，拉伸曲线又继续上升，这说明材料又恢复了抵抗变形的能力，这种现象称为材料的强化。在强化阶段内，试样的变形主要是塑性变形，比弹性阶段内试样的变形大得多，在达到最大力F m之前，试样标距范围内的变形是均匀的，拉伸曲线是一段平缓上升的曲线，这时可明显地看到整个试样的横向尺寸在缩小。此最大力F m为材料的抗拉强度力值，由公式R m=F m/S0即可得到材料的抗拉强度R m。 如果在材料的强化阶段内卸载后再加载，直到试样拉断，则所得到的曲线如图2－3所示。卸载时曲线并不沿原拉伸曲线卸回，而是沿近乎平行于弹性阶
材料的拉伸试验 实验内容及目的 （1）测定低碳钢材料在常温、静载条件下的屈服强度s σ、抗拉强度b σ、伸长率δ和断面收缩率ψ。 （2）掌握万能材料试验机的工作原理和使用方法。 实验材料及设备 低碳钢、游标卡尺、万能试验机。 试样的制备 按照国家标准GB6397—86《金属拉伸试验试样》，金属拉伸试样的形状随着产品的品种、规格以及试验目的的不同而分为圆形截面试样、矩形截面试样、异形截面试样和不经机加工的全截面形状试样四种。其中最常用的是圆形截面试样和矩形截面试样。 如图1所示，圆形截面试样和矩形截面试样均由平行、过渡和夹持三部分组成。平行部分的试验段长度l 称为试样的标距，按试样的标距l 与横截面面积A 之间的关系，分为比例试样和定标距试样。圆形截面比例试样通常取d l 10=或 d l 5=，矩形截面比例试样通常取A l 3.11=或A l 65.5=，其中，前者称为长比例 试样（简称长试样），后者称为短比例试样（简称短试样）。定标距试样的l 与A 之间无上述比例关系。过渡部分以圆弧与平行部分光滑地连接，以保证试样断裂时的断口在平行部分。夹持部分稍大，其形状和尺寸根据试样大小、材料特性、试验目的以及万能试验机的夹具结构进行设计。 对试样的形状、尺寸和加工的技术要求参见国家标准GB6397—86。
（a ） （b ） 图1 拉伸试样 （a ）圆形截面试样；（b ）矩形截面试样 实验原理 进行拉伸试验时，外力必须通过试样轴线，以确保材料处于单向应力状态。低碳钢具有良好的塑性，低碳钢断裂前明显地分成四个阶段： 弹性阶段：试件的变形是弹性的。在这个范围内卸载，试样仍恢复原来的尺寸，没有任何残余变形。 屈服（流动)阶段：应力应变曲线上出现明显的屈服点。这表明材料暂时丧失抵抗继续变形的能力。这时，应力基本上不变化，而变形快速增长。通常把下屈服点作为材料屈服极限（又称屈服强度），即A F s s = σ，是材料开始进入塑性的标志。结构、零件的应力一旦超过屈服极限，材料就会屈服，零件就会因为过量变形而失效。因此强度设计时常以屈服极限作为确定许可应力的基础。 强化阶段：屈服阶段结束后，应力应变曲线又开始上升，材料恢复了对继续变形的抵抗能力，载荷就必须不断增长。D 点是应力应变曲线的最高点，定义为材料的强度极限又称作材料的抗拉强度，即A F b b = σ。对低碳钢来说抗拉强度是材料均匀塑性变形的最大抗力，是材料进入颈缩阶段的标志。 颈缩阶段：应力达到强度极限后，塑性变形开始在局部进行。局部截面急剧收缩，承载面积迅速减少，试样承受的载荷很快下降，直到断裂。断裂时，试样的弹性变形消失，塑性变形则遗留在破断的试样上。 材料的塑性通常用试样断裂后的残余变形来衡量，单拉时的塑性指标用断后伸长率δ和断面收缩率ψ来表示。即 %1001?-= l l l δ
abaner 拉伸试验报告 [键入文档副标题] [键入作者姓名] [选取日期] [在此处键入文档的摘要。摘要通常是对文档内容的简短总结。在此处键入文档的摘要。 摘要通常是对文档内容的简短总结。] 拉伸试验报告 一、试验目的 1、测定低碳钢在退火、正火和淬火三种不同热处理状态下的强度与塑性性能 2、测定低碳钢的应变硬化指数和应变硬化系数 二、试验要求： 按照相关国标标准（gb/t228-2002：金属材料室温拉伸试验方法）要求完成试验测量工 作。 三、引言 低碳钢在不同的热处理状态下的力学性能是不同的。为了测定不同热处理状态的低碳钢 的力学性能，需要进行拉伸试验。 拉伸试验是材料力学性能测试中最常见试验方法之一。试验中的弹性变形、塑性变形、 断裂等各阶段真实反映了材料抵抗外力作用的全过程。它具有简单易行、试样制备方便等特 点。拉伸试验所得到的材料强度和塑性性能数据，对于设计和选材、新材料的研制、材料的 采购和验收、产品的质量控制以及设备的安全和评估都有很重要的应用价值和参考价值 通过拉伸实验测定低碳钢在退火、正火和淬火三种不同热处理状态下的强度和塑形性能， 并根据应力-应变曲线，确定应变硬化指数和系数。用这些数据来进行表征低碳钢的力学性能， 并对不同热处理的低碳钢的相关数据进行对比，从而得到不同热处理对低碳钢的影响。 拉伸实验根据金属材料室温拉伸试验方法的国家标准，制定相关的试验材料和设备，试 验的操作步骤等试验条件。 四、试验准备内容 具体包括以下几个方面。 1、试验材料与试样 （1）试验材料的形状和尺寸的一般要求 试样的形状和尺寸取决于被试验金属产品的形状与尺寸。通过从产品、压制坯或铸件切 取样坯经机加工制成样品。但具有恒定横截面的产品，例如型材、棒材、线材等，和铸造试 样可以不经机加工而进行试验。 试样横截面可以为圆形、矩形、多边形、环形，特殊情况下可以为某些其他形状。原始 标距与横截面积有l?ks0关系的试样称为比例试样。国际上使用的比例系数k的值为5.65。 原始标距应不小于15mm。当试样横截面积太小，以至采用比例系数k=5.65的值不能符合这 一最小标距要求时，可以采用较高的值，或者采用非比例试样。 本试验采用r4试样，标距长度50mm，直径为18mm。 尺寸公差为±0.07mm，形状公差为0.04mm。 （2）机加工的试样 如果试样的夹持端与平行长度的尺寸不同，他们之间应以过渡弧相连，此弧的过渡半径 的尺寸可能很重要。 试样夹持端的形状应适合试验机的夹头。试样轴线应与力的作用线重合。 （5）原始横截面积的测定
金属材料拉伸试验的标准试验方法 1范围 1.1 本方法适用于室温下任何形状的金属材料的拉伸试验。特别是对于屈服强度、屈服点延伸率、抗拉强度、延伸率和断面收缩率的测定。 1.2 对于圆形试样，标距长度等于直径的4倍【E8】或5倍【E8M】（对于E8和E8M，试样的标距长度是两个标准的最大区别，其他技术内容是一致的）。用粉末冶金（P/M）材料制成的试样无此要求，以保持工业要求的材料的压力至规定的设计面积和密度。 1.3 除本方法规定外，可对特殊材料制定单独的技术规范及试验方法，例如：试验方法和定义A370，试验方法B557，B557M。 1.4 除非另有规定，室温应定为10—38℃。 1.5 国际单位(SI)和英制单位相互独立，两个单位体系的数值并不完全相等，因此，它们应该独立使用。两个单位体系结合使用得到的数值与标准不符合。 1.6 本标准并不涉及所有安全的问题，如果有，也是与它的用途有关。在使用本标准前制定适当的安全和健康规范，确定使用的规章制度是本标准使用者的责任。 2参考文件 2.1 ASTM标准： A 356/A 356M 铸钢、碳素钢、低合金钢、不锈钢、蒸汽锅炉钢的产品规范 A370 钢产品力学性能试验方法及定义 B557 锻、铸铝合金和镁合金产品的拉伸试验方法 B557M锻、铸铝合金和镁合金产品的拉伸试验方法(公制) E4 试验机的力学校验方法 E6 力学性能试验方法相关术语
E29 用标准方法确定性能所得试验数据的有效位数的推荐方法 E83 引伸计的的校验及分级方法 E345 金属箔拉伸试验的测试方法 E691 实验室之间探讨确定试验方法精确度的实施指南 E1012 拉伸载荷下试样对中方法的确定 E1856 试验机计算机数据分析处理系统的使用指导 3 术语 3.1 定义——在E6中出现的有关拉伸测试的名词术语均可以用在该拉伸试验方法中。另外需补充以下术语： 3.1.1 不连续屈服——轴向试验中，由于局部屈服，在塑性变形开始的地方观察到力的停滞或起伏（应力-应变曲线不一定出现不连续）。 3.1.2 断后延伸率——由于断裂，使得施加的力突然降低，在此之前测得的延伸率。很多材料并不出现力突然降低的情况，这时断后延伸率通过测量力减小到最大力的10%时的应变值获得。 3.1.3 下屈服强度（LYS[FL-2]）——轴向试验中，不考虑瞬时效应的情况，不连续屈服过程中记录的最小应力。 3.1.4 均匀延伸率（EL U[%]）——在试样出现缩颈、断裂或者二者都出现之前，所承受最大力时材料的延伸率为均匀延伸率。 3.1. 4.1 说明：均匀伸长率包括弹性延伸率和塑性延伸率。 3.1.5 上屈服强度（LYS[FL-2]）——轴向试验中，伴随不连续屈服首此出现的应力最大值（首次出现零斜率时的应力）； 3.1.6 屈服点延伸率（YPE）——轴向试验中，不连续屈服过程中上屈服点（应力斜率为0时的转换/临界点）所对应得应变与均匀应变硬化转折点之间的应变差（用百分比表示）。若均匀应变硬化转折点超出应变范围，则YPE的终点是(a)(b)两条直线与横轴的交点： (a)应力—应变曲线的不连续屈服段，通过最后一个零斜率点的水平正切线； (b)应力—应变曲线的均匀应变硬化段的正切线。 若在屈服的地方或附近没有出现斜率为零的点，则材料的的屈服点延伸率为0%。
实验19 金属的单向静拉伸实验 一、实验目的 1．了解拉伸实验机的基本原理和操作规程。 2．掌握金属拉伸性能指标的测定方法 3. 熟悉标准光滑及缺口拉伸试样的规范。 二、拉伸性能指标测定方法概述 本试验主要测定主属材料的σs、σb、δ和Ψ等性能指标。根据国家标准GB228－76《金属拉力试验法》，上述性能指标的测定方法如下： １、屈服点试样在拉伸过程中，载荷不增加或首次下降而仍继续伸长时的最小应力称为屈服点 式中，P S为屈服点的载荷，F为试样标距部分原始截面积。 P S之值可借助于试验机测力度盘的指针或拉伸曲线来确定。（1）指针法；当测力计度盘的指针停止转动的恒定载荷或第一次回转的最小载荷即为此P S。 （2）图示法：在拉伸曲线上找出屈服平台的恒定载荷或第一次下降的最小戴荷即为P S。 ２、屈服强度； 对于无明显物理屈服现象的材料，则应测定其屈服强度σ0.2。σ0.2为试样在拉伸过程中标距部分残余伸长达原标距长度的0.2％时的应力。 屈服强度载荷σ0.2可用图解法或引伸计法测定。 ３、抗拉强度σb 将试样加载至断裂，自测力度盘或拉伸曲线上读出试样拉断前的最大载荷Pb，Pb所对应之应力即为抗拉强度σb。 ４、伸长率δ 伸长率δ为试样拉断后标距长度的增量与原标距长度的百分比，即δ＝（Lk-L０）/ L０*100％。Lk和L０分别为试样原标距长度和拉断后标距间的长度（mm）。 由于试样断裂位置对δ有影响，其中以断在正中的试样伸长率最大。因此，测量断后标距部分长度Lk时。规定以断在正中试样的Lk为标准，若不是断在正中者，则应换算到相当于正中的Lk。为此，试样在拉伸前应将标距部分划为10等分，划上标记。测量时分为两种情况： （1）如果拉断处到邻近标距端点的距离大于1／3，可直接测量断后两端点的距离为Lk。（2）如果拉断处到邻近标距端点的距离小于或等于1／3，要用移位法换算Lk。 ５、断面收缩率Ψ 断面收缩率Ψ为试样拉断后缩颈处横截面的最大缩减量与原横截面积的百分比。即 式中，F0和F k分别为试样原始横截面积和拉断后缩颈处的最小横截面积(mm2)。 测定F k的方法对于圆柱试样在缩颈最小处两个互相垂直方向上测其直径，然后取其算术平均值。
金属的拉伸实验一 一、实验目的 1、测定低碳钢的屈服强度二S、抗拉强度匚b、断后延伸率「?和断面收缩率'■ 2、观察低碳钢在拉伸过程中的各种现象，并绘制拉伸图（ F —「丄曲线） 3、分析低碳钢的力学性能特点与试样破坏特征 二、实验设备及测量仪器 1、万能材料试验机 2、游标卡尺、直尺 三、试样的制备 试样可制成圆形截面或矩形截面，采用圆形截面试件，试件中段用于测量拉伸变形，其 长度I。称为“标矩”。两端较粗部分为夹持部分，安装于试验机夹头中，以便夹紧试件。试验表明，试件的尺寸和形状对材料的塑性性质影响很大，为了能正确地比较材料力学性能，国家对试件的尺寸和形状都作了标准化规定。直径d0= 20mm ,标矩 I。=2O0nm（k 1 0或I0 =100mm（l0 =5d0）的圆形截面试件叫做“标准试件”，如因原 料尺寸限制或其他原因不能采用标准试件时，可以用“比例试件”。 四、实验原理 在拉伸试验时，禾U用试验机的自动绘图器可绘出低碳钢的拉伸曲线，见图2-11所示的F —△L曲线。图中最初阶段呈曲线，是由于试样头部在夹具内有滑动及试验机存在间隙等原因造成的。分析时应将图中的直线段延长与横坐标相交于O点，作为其坐标原点。拉伸曲 线形象的描绘出材料的变形特征及各阶段受力和变形间的关系，可由该图形的状态来判断材 料弹性与塑性好坏、断裂时的韧性与脆性程度以及不同变形下的承载能力。但同一种材料的 拉伸曲线会因试样尺寸不同而各异。为了使同一种材料不同尺寸试样的拉伸过程及其特性点 便于比较，以消除试样几何尺寸的影响，可将拉伸曲线图的纵坐标（力F）除以试样原始横 截面面积并将横坐标（伸长△ L）除以试样的原始标距I。得到的曲线便与试样尺寸无关，此曲线称为应力一应变曲线或R —；曲线，如图2 —12所示。从曲线上可以看出，它与拉伸 图曲线相似，也同样表征了材料力学性能。 爲一上屈服力：①一下屈服力'厂最尢力；叫一断裂后塑性伸恰业一彈性佃长 團2—11低碳钢拉伸曲线 拉伸试验过程分为四个阶段，如图2—11和图2-12所示。 （1 ）、弹性阶段OC。在此阶段中拉力和伸长成正比关系，表明钢材的应力与应变为线性关系，完全遵循虎克定律，如图2-12所示。若当应力继续增加到C点时，应力和应变的关系不再是线性关系，但变形仍然是弹性的，即卸除拉力后变形完全消失。
拉伸是材料力学最基本的实验，通过拉伸可以测定出材料一些基本的力学性能参数， 如 弹性模量、强度、塑性等。 一. 实验目的 1. 测定低碳钢拉伸时的强度性能指标：屈服应力 二s 和抗拉强度二b 。 2. 测定低碳钢拉伸时的塑性性能指标：伸长率 和断面收缩率’-：。 3. 测定灰铸铁拉伸时的强度性能指标：抗拉 强度 ：「b 。 4. 绘制低碳钢和灰铸铁的拉伸图，比较低碳钢与灰铸铁在拉伸时的力学性能和破坏形 式。 二. 实验仪器、设备 1. 电子万能试验机（或液压万能材料试验机）。 2. 钢尺。 3. 数显卡尺。 三. 实验试样 按照国家标准 GB6397 — 86《金属拉伸试验试样》，金属拉伸试样的形状随着产品的品 种、规格以及试验目的的不同而分为圆形截面试样、 矩形截面试样、异形截面试样和不经机 加工的全截面形状试样四种。其中最常用的是圆形截面试样和矩形截面试样。 对试样的形状、尺寸和加工的技术要求参见国家标准 GB6397 — 86。 图1-1试件的截面形式 试样分为夹持部分、过渡部分和待测部分（ I ）。标距（I 0）是待测部分的主体，其截面 积为A 。。按标距（I 。）与其截面积（A o ）之间的关系，拉伸试样可分为比例试样和非比例 试样。按国家标准 GB6397-86的规定，比例试样的有关尺寸如下表 1-1。 表1-1 试样 标距 | I 。, (mm) 截面积A 0 ,(mm 2 ) 圆形试样直径 d （mm ） 延伸率 比例 长 11.3 J A 。或 10 d 任意 任意 短 5.65 JA 。或 5 d 四. 实验原理 （一）塑性材料弹性模量的测试: 实验 金属材料的拉伸实验 夹持过渡 (b
大连理工大学 大 学 物 理 实 验 报 告 院（系） 材料学院 专业 班级 姓 名 学号 实验台号 实验时间 年 月 日，第 周，星期 第 节 实验名称 拉伸法测弹性模量 教师评语 实验目的与要求： 1. 用拉伸法测定金属丝的弹性模量。 2. 掌握光杠杆镜尺法测定长度微小变化的原理和方法。 3. 学会处理实验数据的最小二乘法。 主要仪器设备： 弹性模量拉伸仪（包括钢丝和平面镜、直尺和望远镜所组成的光杠杆装置）， 米尺， 螺旋测微器 实验原理和内容： 1. 弹性模量 一粗细均匀的金属丝， 长度为l ， 截面积为S ， 一端固定后竖直悬挂， 下端挂以质量为m 的砝码； 则金属丝在外力F=mg 的作用下伸长Δl 。 单位截面积上所受的作用力F/S 称为应力， 单位长度的伸长量 Δl/l 称为应变。 有胡克定律成立：在物体的弹性形变范围内，应力F/S 和Δl/l 应变成正比， 即 l l ?=E S F 其中的比例系数 l l S F E //?= 称为该材料的弹性模量。 性质： 弹性模量E 与外力F 、物体的长度l 以及截面积S 无关， 只决定于金属丝的材料。
实验中测定E ， 只需测得F 、S 、l 和l ?即可， 前三者可以用常用方法测得， 而l ?的数量级很小， 故使用光杠杆镜尺法来进行较精确的测量。 2. 光杠杆原理 光杠杆的工作原理如下： 初始状态下， 平面镜为竖直状态， 此时标尺读数为n 0。 当金属丝被拉长l ?以后， 带动平面镜旋转一角度α， 到图中所示M ’位置； 此时读得标尺读数为n 1， 得到刻度变化为 01n n n -=?。 Δn 与l ?呈正比关系， 且根据小量 忽略及图中的相似几何关系， 可以得到 n B b l ??= ?2 （b 称为光杠杆常数） 将以上关系， 和金属丝截面积计算公式代入弹性模量的计算公式， 可以得到 n b D FlB E ?= 2 8π （式中B 既可以用米尺测量， 也可以用望远镜的视距丝和标尺间接测量； 后者的原理见附录。） 根据上式转换， 当金属丝受力F i 时， 对应标尺读数为n i ， 则有 02 8n F bE D lB n i i +?= π 可见F 和n 成线性关系， 测量多组数据后， 线性回归得到其斜率， 即可计算出弹性模量E 。 P.S. 用望远镜和标尺测量间距B ： 已知量： 分划板视距丝间距p ， 望远镜焦距f 、转轴常数δ 用望远镜的一对视距丝读出标尺上的两个读数N1、N2， 读数差为ΔN 。 在几何关系上忽略数量级差别大的量后， 可以得到 N p f x ?= ， 又在仪器关系上， 有x=2B ， 则N p f B ??=21 ， （100=p f ）。 由上可以得到平面镜到标尺的距离B 。
金属材料拉伸试验报告 一、实验目的 1.观察低碳钢和铸铁在拉伸过程中的各种现象（包括屈服，强化和颈缩等现象），特别是外力和变形间的关系，并绘制拉伸图。 2.测定低碳钢的屈服极限σs，强度极限σb，延伸率δ和截面收缩率ψ。 3.测定铸铁的强度极限σb。 4.观察断口，比较低碳钢和铸铁两种材料的拉伸性能和破坏特点。 二、实验设备和仪器 1.万能材料实验机 2.游标卡尺 三、实验原理 为了便于比较实验结果，按国家标准GB228—76中的有关规定,实验材料要按上述标准做成比例试件,即 圆形截面试件l0 =10d0 (长试件) l0 =5 d0 (短试件) 矩形截面试件 l0 =11.3 A (长试件) O l0 =5.65 A (短试件) O 式中: l0 --试件的初始计算长度(即试件的标距); --试件的初始截面面积; d0 --试件在标距内的初始直径
实验室里使用的金属拉伸试件通常制成标准圆形截面试件,如图1所示 图1拉伸试件 金属拉伸实验是测定金属材料力学性能的一个最基本的实验，是了解材料力学性能最全面，最方便的实验。本试验主要是测定低碳钢和铸铁在轴向静载拉伸过程中的力学性能。在试验过程中，利用实验机的自动绘图装置可绘出低碳钢的拉伸图（如图2所示）和铸铁的拉伸图。由于试件在开始受力时，其两端的夹紧部分在试验机的夹头内有一定的滑动，故绘出的拉伸图最初一段是曲线。 图2 试件拉伸图
对于低碳钢，在确定屈服载荷P S 时，必须注意观察试件屈服时测力度盘上主动针的转动情况，国际规定主动针停止转动时的恒定载荷或第一次回转的最小载荷值为屈服载荷P S ，故材料的屈服极限为 0 s s A P = σ 试件拉伸达到最大载荷之前，在标距范围内的变形是均匀的。从最大载荷开始，试件产生颈缩，截面迅速变细，载荷也随之减小。因此，测测力度盘上主动针开始回转，而从动针则停留在最大载荷的刻度上，给我们指示出最大载荷，则材料的强度极限为:0 A P b b = σ 试件断列后，将试件的断口对齐，测量出断裂后的标距l 1和断口处的直径d 1 ，则材料的延伸率δ和截面收缩率Ψ分别为:0 1l l l -= δ×100% 0 1 0A A A -= ψ×100% ×× 式中，l 0 , A 0分别为试验前的标距和横截面面积； l 1 , A 1分别为试验后的标距和断口处的横截面面积。 如果断口不在试件距中部的三分之一区段内，则应按国家标准规定采用断口移中法来计算试件拉断后的标距l 1 。其具体方法是：试验前先在试件的标距内，用刻线器刻划等间距的标点或圆周11个，即将标距长度分为10等份。试验后将拉断的试件断口对齐，如图3—3所示，以断口O 为起点，在长段上取基本等于短段的格数得B 点．当长段所余格数为偶数时，如图３―３（a ）所示，则取所余格数的一半得C 点，于是l 1＝AB+2BC
lo小于25mm,为保证测量精度,亦可采用。 但在特殊情况下,根据产品标准或双方协议要求采用lo=4do或8do的试样时,亦应遵照执行。此时,对矩形试样,lo应分别等于根号Fo或根号Fo,对于脆性材料,亦可采用lo=。或根号Fo的试样。 定标距试样系原始标距lo与原始横截面积Fo或直径间do间无所述比例关系。其标距lo和平行长度l,应按有关标准或双方协议规定执行。 拉伸试样的分类 棒材试样 对棒材(包括方和六方形等),一般采用圆形试样,其平行部分直径通常为3～25mm。而各部分尺寸之允许偏差及表面加工粗糙度符合图1的和表2的规定。对钢、铜材通常采用do=10mm,lo=5do的比例试样,但有时为了考核产品的整体性能,也可取制do>25mm或尽可能大的圆形试样进行试验。通常铝材尺寸偏小,试样可按有关标准或
双方协议规定执行。对软金属,经双方同意,可采用较低表面粗糙度,但对高强材料,则要求高的加工表面粗糙度,直至抛光。 试样分为带头不带头的两种,仲裁试验时应采用前者,后者一般用于不宜或不经机加工而整拉的棒材。 板材试样 对厚、薄板材,一般采用矩形试样,其宽度根据产品厚度(通常为～25mm),采用10、、15、20、25和30mm六种比例试样,尽可能采用lo=而的短比例试样。试样厚度一般应为原轧制厚度,但在特殊情况下也允许多号用四面机加工的试样。通常试样宽度与厚度之比不大于421或821,其试样按表10规定散制,对铝钱材则一般可采用较小宽度。对厚度小于的薄板(带),亦可采用定标距试样。试样各部分允许机加工偏
差及侧边加工粗糙度应符合图2和表3的规定,对四面机加工的矩形试样,其机加工偏差应用于圆形试样,如表2所示。 根据有关标准要求,对厚钢板亦可取制垂直轧制面(Z向)的拉伸试样,此时应按钢板厚度及表2的规定,采用带头圆形试样为宜。必要时,可焊钢板于两端,以利夹持。对中、薄高强度板材,亦可采用头部带销孔的试样,以免其在拉伸过程中的卷曲现象。矩形试样分为带头和不带头的两种,带头试样两头部轴线与平行部分轴线间的偏差不得大于。仲裁试验时应采用带头试样。 管材试样
回火的过程实际上就是马氏体分解的过程，也是过饱和固溶的碳从α-Fe中脱溶并形成碳化物的过程。回火温度越高，马氏体分解越充分，分解产物的长大越充分。在回火过程中，回火温度——回火组织——钢的性能之间存在着一一对应关系。回火温度越高，钢的硬度越低。 在150-250之间的回火称为低温回火，回火后的组织称为回火马氏体； 在350-500之间进行的回火称为中温回火，回火后的组织称为回火屈氏体 在500-650之间进行的回火称为高温回火，回火后的组织称为回火索氏体 可以看出，回火之后，α-Fe中固溶的碳明显减少，使得碳固溶强化的作用大大减弱，反映到硬度上，就是随着回火温度升高，一般硬度都会下降。 淬火温度对组织和性能的影响： 根据45钢 “晶粒粗大马氏体，1000摄氏度，水淬，59.1”、 “晶粒细小马氏体，860，水淬，57.1”、 “铁素体+马氏体，770，水淬，46.2”； 40CrNi “晶粒粗大马氏体，1000摄氏度，油淬，40.6”、 “晶粒细小马氏体，860，油淬，50.9”、 T8 “晶粒粗大马氏体，1000摄氏度，水淬，66.2”、 “晶粒细小马氏体，860，水淬，57.3”、 可以得到如下结论： 高温淬火得到粗晶马氏体，低温淬火得到细晶马氏体，而温度在铁素体与奥氏体两相区的淬火得到铁素体+马氏体双相组织。在Ac3线以上，在保温时间相同的情况下，温度越高，得到的马氏体的晶粒越粗大。这是因为淬火温度越高，奥氏体晶粒长大的越快，因此在淬火的时候获得的马氏体晶粒也就越粗大。另外，尽管45钢和T8钢均表现出淬火温度越高，钢的硬度越高，但是本人对这一现象持怀疑态度。所谓金属硬度小，也就是硬度测试仪的压头容易压入金属，即金属容易发生塑性变形。塑性变形本质上是金属中的位错运动导致的。而晶界等会阻挡位错的运动。晶粒越小，同样大小的一块材料中，晶界就越多，对位错运动的阻碍就越大，材料形变的阻力就越大，宏观上就是硬度高。因此我对45钢、T8钢实验数据所显示出来的马氏体晶粒越粗大，硬度越高持怀疑态度。 当淬火温度在两相区的时候，由于出现铁素体，因此硬度会低于细晶马氏体组织。
塑料力学性能实验（拉伸实验、弯曲实验） 一、实验目的： 1、通过等速应变实验得到聚合物材料大形变的应力-应变曲线，正确理解杨氏模量、屈服强度、弯曲强度、拉伸强度和断裂伸长率等评价材料力学性能的特征参数的物理意义； 2、观察聚合物材料特有的应变软化现象和塑性不稳定性--细颈； 3、了解聚合物应力-应变曲线的各种类型和屈服点特症； 4、掌握材料试验机的使用方法。 二、实验原理： 图 14-1所示的棒，在它的两个端头A 0上受到两个大小相等、方向相反的正向拉力P ，则拉伸应力为 σt =A p 0 。如果力P 把棒从原长l 0拉长到l ，拉 伸应变ε1=l l l 00 -=l l 0 ?，σt 、ε1 之比就是杨氏模量E= ε σ1 t 。单向拉伸时，不仅在拉伸方向有外形 尺寸的变化，而且在垂直于拉力p 的方向上也 图14-1单向拉伸 伴有尺寸的变化(横向收缩)。如果横向尺寸分别出b 0、d 0变为b 、d ，则横 向应变为b b b 0 2 -= ε和d d d 0 3 -= ε。泊松比γ是将这此外形尺寸的变化相互 联系起来的常数，它定义为横向收缩对纵向拉伸之比，γ= ε ε εε1 31 2=。由此可见， 材料受力时，在外形尺寸改变的同时它的体积也发生了变化。一般来说，当材料处于拉应力下其体积增加，此时泊松比小于1／2。可以证明，如果拉伸时材料体积不变，则泊松比等于1／2。橡胶和流体的泊松比接近1／2，即它们拉伸时体积几乎不变。实验表明，对大多数聚合物，在拉伸时的体积变化相对于其形状改变来说是可以忽略不计的。因此，由单向拉伸实验得到的资料可以与简单剪切实验得到的资料相比较。在小形变时，剪切模量（G ）和杨氏模量E≈3G 的近似关系。拉伸实验是很容易实现的，从聚合物材料的拉伸图上可以得到很多有用的
实验一金属材料拉伸实验 拉伸实验是测定材料在常温静载下机械性能的最基本和重要的实验之一。这不仅因为拉伸实验简便易行，便于分析，且测试技术较为成熟。更重要的是，工程设计中所选用的材料的强度、塑形和弹性模量等机械指标，大多数是以拉伸实验为主要依据。 实验目的 1、验证胡可定律，测定低碳钢的E。 2、测定低碳钢拉伸时的强度性能指标：屈服应力Rel和抗拉强度Rm。 3、测定低碳钢拉伸时的塑性性能指标：伸长率A和断面收缩率Z 4、测定灰铸铁拉伸时的强度性能指标：抗拉强度Rm 5、绘制低碳钢和灰铸铁拉伸图，比较低碳钢与灰铸铁在拉伸树的力学性能和破坏形式。 实验设备和仪器 万能试验机、游标卡尺，引伸仪 实验试样 本试验采用经机加工的直径d =10 mm的圆形截面比例试样，其是根据国家试验规范的规定进行加工的。它有夹持、过渡和平行三部分组成（见图2－1），它的夹持部分稍大，其形状和尺寸应根据试样大小、材料特性、试验目的以及试验机夹具的形状和结构设计，但必须保证轴向的拉伸力。其夹持部分的长度至少应为楔形夹具长度的3/4（试验机配有各种夹头，对于圆形试样一般采用楔形夹板夹头，夹板表面制成凸纹，以便夹牢试样）。机加工带头试样的过渡部分是圆角，与平行部分光滑连接，以保证试样破坏时断口在平行部分。平行部分的长度Lc按现行国家标准中的规定取Lo+d ，Lo是试样中部测量变形的长度，称为原始标距。 实验原理 按我国目前执行的国家GB/T 228—2002标准——《金属材料室温拉伸试验方法》的规定，在室温10℃～35℃的范围内进行试验。 将试样安装在试验机的夹头中，固定引伸仪，然后开动试验机，使试样受到缓 图2－1 机加工的圆截面拉伸试样
金属材料力学性能实验报告 姓名：班级：学号：成绩： 实验名称实验一金属材料静拉伸试验 实验设备1）电子拉伸材料试验机一台，型号HY-10080 2）位移传感器一个； 3）刻线机一台； 4）游标卡尺一把； 5）铝合金和20#钢。 试样示意图 图1 圆柱形拉伸标准试样示意图 试样宏观断口示意图 图2 铝合金试样常温拉伸断裂图和断口图 （和试样中轴线大约成45°角的纤维状断口，几乎没有颈缩，可以知道为切应力达到极限，发生韧性断裂）
图3 正火态20#钢常温拉伸断裂图和断口图 （可以明显看出，试样在拉断之后在断口附近产生颈缩。断口处可以看出有三个区域：1.试样中心的纤维区，表面有较大的起伏，有较大的塑性变形；2.放射区，表面较光亮平坦，有较细的放射状条纹；3.剪切唇，轴线成45°角左右的倾斜断口） 原始数据记录 表1 正火态20#钢试样的初始直径测量数据（单位：mm ） 左 中 右 平均值 9.90 10.00 10.00 9.97 9.92 10.00 10.00 10.00 10.00 9.92 左 中 右 平均值 8.70 8.72 8.68 8.69 8.68 8.70 8.70 8.64 8.72 8.70 表2 时效铝合金试样的初始直径测量数据（单位：mm ） 两试样的初始标距为050 L mm 。 表3 铝合金拉断后标距测量数据记录（单位：mm ） AB BC AB+2BC 平均 12.32 23.16 58.64 58.79 24.02 17.46 58.94 测量20#钢拉断后的平均标距为u L =69.53 mm ，断口的直径平均值为u d =6.00 mm 。 测量得到铝合金拉断后的断面直径平均值为7.96mm 。
实验五金属的塑性变形与再结晶 一，实验目的 1、观察显微镜下滑移绒、变形孪晶与退火孪晶的特征； 2、了解金属经冷加工变形后显微组织及机械性能的变化； 3、讨论冷加工变形度对再结晶后晶粒大小的影响。 二、概述 1 显微镜下的滑移线与变形挛晶 金属受力超过弹性极限后，在金属中特产生塑性变形。金属单晶体变形机理指出，塑性变形的基本方式为滑移和孪晶两种。 所谓滑移时晶体在切应力作用下借助于金属薄层沿滑移面相对移动（实质为位错沿滑移面运动）的结果。滑移后在滑移面两侧的晶体位相保持不变。把抛光的纯铝试样拉伸，试样表面会有变形台阶出现，一组细小的台阶在显微镜下只能观察到一条黑线，即称为滑移带。变形后的显微姐织是由许多滑移带(平行的黑线)所组成。 在显微镜下能清楚地看到多晶体变形的特点：各晶粒内滑移带的方向不同(因晶粒方位各不相同)，各晶粒之间形变程度不均匀，有的晶粒内滑移带多(即变形量大)，有的晶粒内滑移带少(即变形量小)；在同一晶粒内，晶粒中心与晶粒边界变形量也不相同，晶粒中心滑移带密，而边界滑移带稀，并可发现在一些变形量大的晶粒内，滑移沿几个系统进行，经常看见双滑移现象(在面心立方晶格情况下很易发现)，即两组平行的黑线在晶粒内部交错起来，将晶粒分成许多小块。 另一种变形的方式为孪晶。不易产生滑移的金属，如六方晶系镉、镁、铍、锌等，或某些金属当其滑移发生困难的时候，在切应力的作用下将发生的另一形式的变形，即晶体的—部分以一定的晶面(孪晶面或双晶面)为对称面；与晶体的另一部分发生对称移动，这种变形方式称为孪晶或双晶。孪晶的结果是孪晶面两侧晶体的位向发生变化，呈镜面对称。所以孪晶变形后，由于对光的反射能力不同，在显微镜下能看到较宽的变形痕迹——孪晶带或双晶带。在密排六方结构的锌中，由于其滑移系少，则易以孪晶方式变形，在显微镜下看到变形孪晶呈发亮的竹叶状特征。对体心立方结构的a一F e，在常温时变形以滑移方式进行，而
金属单向静拉伸实验讲义 一、实验目的 1．了解拉伸实验机的基本原理和操作规程。 2．掌握金属拉伸性能指标的测定方法 3. 熟悉标准光滑拉伸试样的规范。 二、实验原理 Ⅰ低碳钢（Q235钢）拉伸实验原理 做拉伸实验时，利用万能材料试验机的自动绘图装置及拉伸过程各特征点的示力度盘读数或电子拉力试验机的X—Y函数记录仪，可测绘出低碳钢试样的拉伸图，即图1所示的拉力F与伸长L —L之间关系曲线。图中起始阶段呈曲线，是由于试样头部在试验机夹具内0u有轻微滑动及试验机各部分存在间隙等原因造成的。分析时可将其忽略直接把图中的直线段延长与横坐标相交于O 点，作为其坐标原点。拉伸图形象地描绘出钢材的受力变形特征以及各阶段受力与变形之间的关系，但同一种钢材的拉伸曲线会因试样尺寸不同而异。为了使同一种钢材不同尺寸试样的拉伸过程及其特性点便于比较，以消除试样几何尺寸的影响，可将拉伸曲线图的纵坐标（拉力F）除以试样的原始横截面面积S，并将横坐标（伸长ΔL）0除以试样的原始标距L，这样得到的曲线便与试样尺寸无关，此曲线称为应力—应变曲线0如图2所示。从曲线上可以看出，它与拉伸图曲线相似，更清晰表征了钢材的力学性能。拉伸实验过程分为四个阶段如图1和图2所示。 2 低碳钢应力延伸图图图伸率图拉碳1 低钢试样 （1）弹性阶段OA：在此阶段中的OP段，其拉力F和伸长ΔL成正比关系，表明钢材的应力R 与延伸率（或称应变）为线性关系，完全遵循虎克定律，则OP段称为线弹性阶段。故点P对应的应力RF称为材料的比例极限，如图3所示。在此弹性阶段内可以测定材料的弹性模量E，它
是材料的弹性性质优劣的重要特征之一。实验时如果当应力继续增加达到A点所对应的应力Re 时，则应力与应变之间的关系不再是线性关系，但变形仍然是弹性的，称为材料的Re点对应的应力A故这呈现出非线性弹性性质。即卸除拉力后变形完全消失， 弹性极限，把PA段称为非线性弹性阶段。工程上对材料的弹性极限（非线性阶段）和比例极限（线弹性阶段）并不严格区分，而是把拉力卸掉后，用精密仪器测定其不能恢复的塑性应变约为0.02%所对应的应力值界定为规定非比例伸长应力（或称条件弹性极限）Re，0.02它是控制钢材在弹性变形范围内工作的有效指标，在工程上很有实用价值。 （2）屈服阶段AS′：当应力超过弹性极限继续增加达到锯齿状曲线SS′时，示力度盘上的指针暂停转动或开始稍微回转并往复运动，这时在试样表面上可看到表征金属晶体滑移的迹线，大约与试样轴线成45°方向的螺旋线。这种现象表征试样在承受的拉力不继续增加或稍微减小的情况下却继续伸长达到塑性变形发生，这种现象称为试样材料的屈服，其相对应的应力称为屈服应力（或屈服强度）。示力度盘的指针首次回转前的最高应力ReH称为上屈服强度，在屈服阶段不计初始瞬时效应时的最低应力Re称为下屈服强度。由于上屈L服强度受试验速率、试样变形速率和试样形式等因素的影响不够稳定，而下屈服强度则比较稳定，故工程中一般要求准确测定下屈服强度Re作为材料的屈服极限σs。其计算公式为L Re= Fe/S。如果材料没有明显的屈服现象时，工程上常用产生规定残余延伸率为0.2%时0LL的应力Rr0.2作为规定残余延伸强度，又称条件屈服极限σr。屈服强度（或屈服极限）是0.2衡量材料强度性能优劣的一个重要指标。本实验要求准确测定其屈服强度。 （3）强化阶段S′B：当过了屈服阶段后，试样材料因发生明显塑性变形，其内部晶体组织结构重新得到了排列调整，其抵抗变形的能力有所增强，随着拉力的增加，伸长变形也随之增加，故拉伸曲线继续上凸升高形成S′B曲线段，称为试样材料的强化阶段。在该阶段中试样随着塑性变形量累积增大，促使材料的力学性能也发生变化，即材料的塑性变形性能劣化，材料抵抗变形能力提高，这种特征称为形变强化或冷作硬化。当拉力增加达到拉伸曲线顶点B时，示力度盘上的主动针开始返回，而被动针所指的最大拉力为Fm，依它求得材料抗拉强度Rm = Fm/S，它也是衡量材料强度性能优劣的又一重要指标。本实验也要准0确测定其抗拉强度。 （4）颈缩和断裂阶段BK：对于低碳钢类塑性材料来说，在承受拉力达Fm以前，试样发生的变形在各处基本上是均匀的。但在达到Fm以后，则变形主要集中于试样的某一局部区域，在该区域处横截面面积急剧缩小，这种特征就是所谓颈缩现象。试验中试样一旦出 图3 低碳钢试样断口 现“颈缩”，此时拉力随即下降，示力度盘上的主动针继续回转，直至试样被拉断，则拉伸曲线由顶点B急剧下降至断裂点K，故称曲线BK阶段为颈缩和断裂阶段。试样拉断后，弹性变形消失，而塑性变形则保留在拉断的试样上，其断口形貌成杯锥状如图3所示。利用，其计算公式为：Z和断面收缩率A试样原始标距内的残余变形来计算材料的断后伸长率． L?LS?S；断面收缩率。断后伸长率u0u0%?Z??A?100%100LS00式中L为原始标距长度，S为原始横截面面积，L为试样断裂后标距长度，S为试样u00u断裂后颈缩处最小横截面面积。 Ⅱ铸铁拉伸实验原理其抗拉强度（或强度极限）Rm = Fm/S，它0远小于低碳钢材料的抗拉强度。利用试验机对铸铁试样做拉伸实验时，的自动绘图装置可绘出铸铁试样
实验22 金属电子逸出功的测定 【实验目的】 1．用里查逊（Richardson）直线法测定金属钨的电子逸出功。 2．了解光测高温计的原理和学习高温计的使用。 3．学习数据处理的方法。 【实验原理】 若真空二极管的阴极（用被测金属钨丝做成）通以电流加热，并在阳极上加以正电压时，在连接这二个电极的外电路中将有电流通过，如图3—22—1所示。这种电子从加热金属丝发射出来的现象，称为热电子发射。 研究热电子发射的目的之一可以选择合适的阴极材料。诚然，可以在相同加热温度下测不同阳极材料的二极管的饱和电流，然后相互比较，加以选择。但通过对阴极材料物理性质的研究来掌握其热电子发射的性能，这是带有根本性的工作，因而更为重要。 1．电子的逸出功 根据固体物理学中金属电子理论，金属中的传导电子能量的分布是按费米——狄拉克（Fermi-Dirac）分布的。即 3—22—1 式中称费米能级。 图3—22—1 图3—22—2 在绝对零度时电子的能量分布如图3—22—2中曲线（1）所示。这时电子所具有的最大能量 为。当温度升高时电子的能量分布曲线如图3—22—2中曲线（2）所示。其中能量较大的少数电子具有比更高的能量，而其数量随能量的增加而指数减少。 在通常温度下由于金属表面与外界（真空）之间存在一个势垒，所以电子要从金属中逸 出必须至少具有能量从图3—22—2可见，在绝对零度时电子逸出金属至少需要从外界得到的能量为： 称为金属电子的逸出功，其常用单位为电子伏特（ev），它表征要使处于绝对零度 下的金属中具有最大能量的电子逸出金属表面所需要给予的能量。称为逸出电位，其数 值等于以电子伏特表示的电子逸出功。 可见，热电子发射就是用提高阴极温度的办法以改变电子的能量分布，使其中一部分电子的能量大于，这样能量大于的电子就可以从金属中发射出来。因此，逸出功的大小， 对热电子发射的强弱，具有决定性作用。 2．热电子发射公式