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
的拉伸图，在整个拉伸过程中所示。实验表明，如图4试样变形很小，无屈服和颈缩现象，拉伸图拉伸曲线很快达到最大拉上无明显直线段，图4 铸铁试样拉伸图
，试样突然发生断裂，其断口平齐粗Fm力所示。是一种典型的脆性破坏断口如图5糙，图5 铸铁试样断口三、拉伸性能指标测定方法概述GB/T228.1等性能指标。根据国家标准Z、R本试验主要测定主属材料的、RA和eLeH－金属材料室温拉伸试验方法，上述性能指标的测定方法如下：2010屈服强度：金属材料呈屈服现象时，在试验期间达到塑性变形而力不增加的应力１、点，应区分上屈服强度和下屈服强度。/S上屈服强度：试样发生屈服而力首次下降前的最大应力。即R = F ，0eHeH R下屈服强度：在屈服期间，不计初始瞬时效应时的最小应力。即/S = F0eLeL其值可借助于试验机测力度盘的指针或拉伸曲线来确
定。
２、规定残余延伸强度；
对于无明显物理屈服现象的材料，则应测定其屈服强度Rp。0.2为试样在拉伸过程0.2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Rp可用图解法或引伸计法测定。0.2３、抗拉强度Rm
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Fm，Fm所对应之应力即为抗拉强度R= F/S。0mm４、断后伸长率：A
伸长率A为试样拉断后标距长度的增量Lu-Lo与原标距长度Lo的百分比，即L?L0u%100A??
L0由于试样断裂位置对A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Lu时。规定以断在正中试样的Lu为标准，若不是断在正中者，则应换算到相当于正中的Lu。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Lu。（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Lu。
对于拉断后的低碳钢试样，要分别量测断裂后的标距Lu和颈缩处的最小直径du。按照GB/T 228.1—2010中的规定测定L时，将试样断裂后的两段在断口处紧密地对接起来，尽u量使其轴线位于一条直线上，直接测量原始标距两端的距离即得Lu值。如果断口处到最邻近标距端点的距离小于或等于（1/3）L时，则需要用GB/T 228.1—2010中附录F《移位方0法测定断后伸长率》的方法来计算试样断后伸长率。如图7所示，试验前将试样原始标距L细分为N（例如10）等分，在试验后，以符号X表示断裂后试样短段的标距标记，以符0号Y表示断裂试样长段的等分标记，此标记与断裂处的距离最接近于断裂处至标距标记X的距离。如X与Y之间的分格数为n，
可按下述情况分别测定断后伸长率：
图7 移位方法的图示说明
（1）若N-n为偶数时如图7a所示，测量X与Y之间的距离和测量从Y至距离为（N－n）个分格的Z标记之间的距离，则计算断裂伸长率公式为
XY?2YZ?L0 %100A??L0．
至距离分别之间的距离，和测量从YXN-n为奇数时如图7b所示，测量与Y（2）若″标记之间的距离，则计算断裂伸长率′和ZN－n + 1）个分格的Z（为（N－n－1）和
公式为???L??YYXY?ZZ0 %??100A L0 Z ５、断面收缩率：的百分比。SoZ 为试样拉断后缩颈处横截面的最大缩减量Su与原横截面积断面收缩率S?S u0即%100??Z
S0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，然后取其算测定Su 术平均值。四、实验设备、仪器和试样1、设备和仪器(1). 液压式万能材料试验机(2). 游标卡尺、手锤、冲头等。２、试样大量实验表明，实验时所用试样的形状、尺寸、取样位置和方向、表面粗糙度等因素，国对其性能测试结果都有一定影响。为了使金属材料拉伸实验的结果具有符合性与可比性，金属材料室温拉伸试验方法中试样的要求家制订有统一标准。本实验按照
GB/T228.1-2010其形过渡和平行三部分构成。试样两端较粗段为夹持部分，制备试样。拉伸试样系由夹持、试样两夹持段之间的均匀部分为实验测状和尺寸可依实验室现有使用试验机夹头情况而定；以减少应而夹持与平行二部分之间为过渡部分，通常用圆弧进行光滑连接，试的平行部分；通常采用机加工的圆力集中。拉伸试验可分为机加工试样和不经机加工的原状全截面试样。为试样平行L）所示，亦可采用矩形截面试样如图6（b）所示。图中形截面试样如图6（a c为圆形试样平行部分的原为试样原始标距（或称测量伸长变形的工作长度）段长度，L，d0为试样为矩形试样平行部分的原始厚度，b为矩形试样平行部分的原始宽度，S始直径，a0为过渡弧半径。
拉伸试样分为比例和非比例标距两种。比例试平行部分原始横截面面积，r，前者称为短试样，或11.3K样系按公式计算确定的试样，式中系数通常为5.65S?KL00，长试样的标距为或= 5dL后者称为长试样。短试样的标距或L S?L11.S.?L5653000000钢调质状态。45钢或20，一般都采用短比例标距试样。试样的材料及热处理状态为：= 10d
光滑拉伸试样图
五、实验步骤
1、了解拉伸试验机结构、基本原理；学习设备操作规程、安全事项和操作方法；调整好所用设备。
2、将领取的试样打上印记，测量试样尺寸，在试样标距上打冲眼，并用划针或封线
机画线，测量标距距离。对于缺口试样测定试样缺口处直径，计算有效面积，并将各试样的原始数据列表记录。
3、安装试样，按操作规程进行试验，记录相应的值。
4、测量拉断试样的Lu及Su；处理拉伸曲线，分别求出R、R、A和Z值，列成表eLeH格记录下来。
5、计算试验结果。
6、对于缺口试样，观察试样断口，测出各区所占面积的百分数，并画出断口形貌示意图。
六、实验报告
1、简述试验目的。
2、简述实验设备、实验材料及试样形状与尺寸
3、计算各试样的R、R、A和Z等性能指标。（附有拉伸曲线）eLeH
4、绘制光滑、缺口拉伸试样宏观断口示意图，指出每个区的相对大小，说明原因、
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
第一章材料在单向静拉伸下的力学性能 大家在材料力学中做过实验，用的是标准光滑圆柱试样，这是最常用的试样，有时也用标准板状试样也叫板装试验。单向静拉伸实验是金属材料力学性能测试中最重要的方法之一。为了准确测出各项拉伸性能指标，该方法对实验速度，温度及应力状态做了如下规定： 1）试验速度：反映了试样应变速率的大小，应变速率增大，金属的强度增加。特别是屈服点规定微量塑性伸长应力读变形速度的大小很敏感，因此，对拉伸试验速度应注意控制。 试验速度大体上相当于试验机夹移动速率。对各项拉伸性能指标测定，都有一定的试验速度控制。比如在测屈服点时，一般规定ε应控制在0.00025--0.0025/s范围内。 2）试验温度：一般在10--35℃温度下进行 3）应力状态：单向拉伸应力状态 σ1>0;σ2=σ3=0 单向拉伸试验时，在试样两端施加载荷，使试样的工作部分受轴向拉力沿轴向伸长，一般进行到拉断为止。其试验过程一般经历三种失效形式，即过量弹性变形，塑性变形和断裂。测定试样对外加载荷的抗力，可以求出材料的强度指标，测定试样在破断后塑性变形的大小，求出材料的塑性指标。这些性能指标都具有一定的实用意义，是设计指标，材料选择，工程评定及材料检验的主要依据。本章将介绍这些性能指标的物理概念及实用意义，讨论上述三种失效形式的基本规律和原理。 重点：材料在静拉伸时的力学行为概述 一应力和应变 应力和应变，大家不会陌生，这是本门课程最基本也是最重要的概念，我们一起来复习一下。应力——物体承受外加载荷作用时单位截面积上的内力。单位：MPa 正应力：垂直于作用平面的法向载荷产生的 切应力：平行于作用平面的切向载荷产生的 应变——单位长度上的绝对伸长 1.条件应力与其实应力 条件应力（工程应力）——σ=P/F。载荷P除以试样原始截面积F。 P—拉伸载荷；F。—原始截面积； 其实应力——载荷P除以试样某一变形瞬时截面积F ： S=P/F； 在拉伸过程中F
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
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。
《金属材料室温拉伸试验方法》GBT228-2002实施要点2006-11-04 15:061 引言 国家标准GB/T228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》已于2002年颁布实施。这一新国家标准是合并修订国家标准GB/T228-1987《金属拉伸试验方法》、GB/T3076-1982《金属薄板（带）拉伸试验方法》和GB/T6397-1986《金属拉伸试验试样》三个标准为一个标准，它等效采用了国际标准ISO6892：1998《金属材料室温拉伸试验》，也是GB/T228第三次修订。GB/T228-2002包括的技术内容和要求与原三个标准有较大的不同，尤其在性能名称和符号、抗拉强度定义、试验速率、性能结果数值的修约方面变动较大。而且，新标准中增加了引用标准和关于试验方法准确度方面阐述的内容。为了更好地贯彻实施GB/T228-2002，将该标准的要点和实施中需注意之点说明如下。 2 GB/T228-2002标准的适用范围 标准适用于金属材料（包括黑色和有色金属材料，但不包括金属构件和零件）室温拉伸性能的测定，试样或产品的横截面尺寸≦0.1mm。对于小横截面尺寸的金属产品，例如金属箔、超细丝和毛细管等的拉伸试验需要双方协议。其原因在于：①横截面小的产品，按照标准中建议的量具分辨力要求不能满足附录A和附录C规定横截面测定准确度在±1%和±2%以内的要求。②试样标距采用常规的划细线、打小冲点等方法进行标记不可行。③常用的引伸计不适用于此类型产品试样的试验。试样的夹持方法需要特殊夹头等。 3 室温的温度范围 标准中规定室温的温度范围为10-35℃，超出这一范围不属于室温。对于材料在这一温度范围内性能对温度敏感而采用更严格的温度范围试验时，应采用23±5℃的控制温度。上述10-35℃的温度范围实质是指容许的试样温度范围，只要试样的温度是在这规定的室温范围内便符合标准要求。 4 标准中的引用标准 标准中的第二章引用了6个国家标准，即： GB/T2975-1998钢及钢产品力学性能试验取样位置和试样制备（eqv ISO377：1997） GB/T8170-1987数值修约规则 GB/T12160-2002单轴试验用引伸计的标定（idt ISO9513：1999） GB/T16825-1997拉力试验机的实验（idt ISO7500—1：1986） GB/T17600.1—1998钢的伸长率换算第1部分：碳素钢和低合金钢（eqv ISO2566—1：1984）GB/T17600.2—1998钢的伸长率换算第2部分：奥氏体钢（eqv ISO2566—2：1984） 标准中通过注日期引用的这6个国家标准是构成GB/T228—2002标准本身不可缺少的部分，应遵照被引用的6个标准中的相关规定和要求，其中被引用的5个标准分别等同和等效相应的国际标准。目前，GB/T8170—1987《数值修约规则》还没有相对应的国际标准。 5 性能和术语定义 5．1性能定义 为了与国际接轨，性能的定义按照国际标准的规定。与原GB/T228—1987相比较，屈服强度与抗拉强度的定义有明显差异，其他性能的定义无实质性差异。 新标准将抗拉强度定义为相应最大力（Fm）的应力，而最大力（Fm）定义为试样在屈服阶段之后所能抵抗的最大力；对于无明显屈服（连续屈服）的金属材料，为试验期间的最大力。按照这一定义，如图1所示的拉伸曲线，最大力应为曲线上的B点，而不是旧标准中的取其A点的力（上屈服力）计算抗拉强度。 新标准中屈服强度这一术语的含义与旧标准中的屈服点有所不同，前者是泛指上、下屈服强度性能；而后者既是泛指屈服点和上、下屈服点性能，也特指单一屈服状态的屈服点性能（ζs）。因为新标准已将旧标准中的屈服点性能ζs归入为下屈服强度ReL（见标准中的图2d）。所以，新标准中不再有与旧标准中的屈服点性能（ζs）相对应的性能定义。也就是说新标
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
实验一金属材料的拉伸 实验 集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#
实验一 金属材料的拉伸实验 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s σ和抗拉强度b σ。 2.测定低碳钢拉伸时的塑性性能指标：伸长率δ和断面收缩率ψ。 3.测定灰铸铁拉伸时的强度性能指标：抗拉强度b σ。 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。 夹持 过渡 夹持 过渡 h 试样分为夹持部分、过渡部分和待测部分（l ）。标距（l 0）是待测部分的主体，其截面积为A 0。按标距（l 0）与其截面积（A 0）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。 四．实验原理 （一）塑性材料弹性模量的测试： 在弹性范围内大多数材料服从虎克定律，即变形与受力成正比。纵向应力与纵向应变的比例常数就是材料的弹性模量E ，也叫杨氏模量。因此金属材料拉伸时弹性模量E 地测定是材料力学最主要最基本的一个实验。
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 。
金属单向静拉伸验
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
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 u—L0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S0，并将横坐标（伸长ΔL）除以试样的原始标距L0，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。 图 1 低碳钢试样拉伸图图 2 低碳钢应力延伸率图 （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，即卸除拉力后变形完全消失，这呈现出非线性弹性性质。故A点对应的应力Re称为材料的
实验四金属材料的拉伸实验（二）一．实验目的 1．测定低碳钢材料在常温、静载条件下的屈服极限σ s ，强度极限σ b ，延伸率δ和断面 收缩率ψ。 2．测定铸铁材料在常温静载下的强度极限σ b 。 3．观察低碳钢﹑铸铁在拉伸过程中出现的各种现象，分析P-△L图的特征。 4．比较低碳钢与铸铁力学性能的特点和试件断口情况分析其破坏原因。 5．了解微机控制电子万能材料试验机的构造原理，学习其使用方法。 二．仪器设备 1．微机控制电子万能材料试验机 2．数显游标卡尺 三．试件 在测试某一力学性能参数时，为了避免试件的尺寸和形状对实验结果的影响，便于各种材料力学性能的测试结果的互相比较，采用国家标准规定的比例试件。国家标准规 定比例试件应符合以下关系：L0=K A。对于圆形截面试件，K值通常取5.65或11.3。即直径为d0的圆形截面试件标距长度分别为5d0和10d0。本试验采用L0=10d0的比例试件。 图 3-4-1 四．测试原理
实验时，实验软件能够实时的绘出实验时力与变形的关系曲线，如图3-4-2所示。 图3-4-2 1．低碳钢拉伸 ⑴．弹性阶段 弹性阶段为拉伸曲线中的OB段。在此阶段，试件上的变形为弹性变形。OA段直线为线弹性阶段，表明载荷与变形之间满足正比例关系。接下来的AB段是一非线弹性阶段，但仍满足弹性变形的性质。 ⑵．屈服阶段 过弹性阶段后，试件进入屈服阶段，其力与曲线为锯齿状曲线BC段。此时，材料丧失了抵抗变形的能力。从图形可看出此阶段载荷虽没明显的增加，但变形继续增加；如果试件足够光亮，在试件表面可看到与试件轴线成45°方向的条纹，即滑移线。在此阶段试件上的最小载荷即为屈服载荷P s. ⑶．强化阶段 材料经过屈服后，要使试件继续变形，必须增加拉力，这是因为晶体滑移后增加了抗剪能力，同时散乱的晶体开始变得细长，并以长轴向试件纵向转动，趋于纤维状呈现方向性，从而增加了变形的抵抗力，使材料处于强化状态，我们称此阶段为材料的强化阶段（曲线CD部分）。强化阶段在拉伸图上为一缓慢上升的曲线，若在强化阶段中停止加载并逐步卸载，可以发现一种现象——卸载规律，卸载时载荷与伸长量之间仍遵循直线关系，如果卸载后立即加载，则载荷与变形之间基本上还是遵循卸载时的直线规律沿卸载直线上升至开始卸载时的M点。我们称此现象为冷作硬化现象。从图可知，卸载时试件的伸长不能完全恢复，还残留了OQ一段塑性伸长。 ⑷．颈缩阶段 当试件上的载荷达到最大值后，试件的变形沿长度方向不再是均匀的了，在试件某
第一章金属在单向静拉伸载荷下的力学性能 1. 解释下列名词： (1) 弹性比功(2) 滞弹性(3) 循环韧性(4) 包申格效应(5) 解理面(6) 解理台阶(7) 穿晶断裂(8) 沿晶断裂(9) 刚度(10) 强度(11) 塑性(12) 韧性(13) 形变强化 2. 说明下列力学性能指标的意义： (1) E (2) σr、σ0.2、σs(3) σb(4) n (5) δ、δgt、ψ 3. 对拉伸试件有什么基本要求？为什么？ 4. 为什么拉伸试验又称为静拉伸试验？拉伸试验可以测定哪些力学性能？ 5. 试件的尺寸对测定材料的断面收缩率是否有影响？为什么？ 6. 试画出示意图说明：脆性材料与塑性材料的应力-应变曲线有何区别？高塑性与低塑性材料的应力-应变曲线又有何区别？ 7. 工程应力-应变曲线上b点的物理意思？说明b点前后试样变形和强化特点？ 8. 脆性材料的力学性能用哪两个指标表征？脆性材料在工程中的使用原则是什么？ 9. 何谓材料的弹性、强度、塑性和韧性？ 10. 试画出连续塑性变形强化和非连续塑性变形强化材料的应力-应变曲线？两种情况下如何根据应力-应变曲线确定材料的屈服强度？ 11. 何谓工程应力和工程应变？何谓真应力与真应变？两者之间有什么定量关系？ 12. 拉伸图、工程应力-应变曲线和真实应力-应变曲线有什么区别？ 13. 颈缩发生后如何计算真应力和真应变？如何根据材料的拉伸性能估算材料的断裂强度？ 14. 现有d0=10mm的圆棒长试样和短试样各一根，测得其延伸率δ10与δ5均为25%，问长试件和短试件的塑性是否一样？ 15. 金属的弹性模量主要取决于什么因素？为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标？ 16. 今有45、40Cr、35CrMo钢和灰铸铁几种材料，你选择哪种材料作机床床身？为什么? 17. 试述多晶体金属产生明显屈服的条件，并解释bcc金属及其合金与fcc 金属及其合金屈服行为不同的原因？ 18. 试述断面收缩率和断后延伸率两种塑性指标评定金属材料塑性的优缺
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。
机械学基础实验 指导书 力学实验中心 金属材料的拉伸与压缩实验 1.1 金属材料的拉伸实验 拉伸实验是材料力学实验中最重要的实验之一。任何一种材料受力后都要产生变形，变形到一定程度就可能发生断裂破坏。材料在受力——变形——断裂的这一破坏过程中，不仅有一定的变形能力，而且对变形和断裂有一定的抵抗能力，这些能力称为材料的力学机械性能。通过拉伸实验，可以确定材料的许多重要而又最基本的力学机械性能。例如：弹性模量E 、比例极限R p 、上和下屈服强度R eH 和R eL 、强度极限R m 、延伸率A 、收缩率Z 。除此而外，通过拉伸实验的结果，往往还可以大致判定某种其它机械性能，如硬度等。 我们以两种材料——低碳钢，铸铁做拉伸试验，以便对于塑性材料和脆性材料的力学机械性能进行比较。 这个实验是研究材料在静载和常温条件下的拉断过程。利用电子万能材料试验机自动绘出的载荷——变形图，及试验前后试件的尺寸来确定其机械性能。 试件的形式和尺寸对实验的结果有很大影响，就是同一材料由于试件的计算长度不同，其延伸率变动的范围就很大。例如： 对45#钢：当L 0＝10d 0时（L 0为试件计算长度，d 0为直径），延伸率A 10＝24~29%，当L 0＝5d 0时，A 5＝23~25%。 为了能够准确的比较材料的性质，对拉伸试件的尺寸有一定的标准规定。按国标GB/T228-2002、GB/P7314-2005的要求，拉伸试件一般采用下面两种形式： 图1-1 1. 10倍试件； 圆形截面时，L 0＝10d 0 矩形截面时，L 0＝11.30S 2. 5倍试件 圆形截面时，L 0＝5d 矩形截面时, L 0＝5.650S = 045 S d 0——试验前试件计算部分的直径；
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 u—L0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S0，并将横坐标（伸长ΔL）除以试样的原始标距L0，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。 图 1 低碳钢试样拉伸图图 2 低碳钢应力延伸率图 （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，即卸除拉力后变形完全消失，这呈现出非线性弹性性质。故A点对应的应力Re称为材料的
、实验目的 3.测定铸铁拉伸时的强度性能指标：抗拉强度 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。 、实验设备和仪器 万能材料试验机、游标卡尺、扎规、冲子、榔头 三、实验试件 按照国家标准 GB6397— 86《金属拉伸试验试样》，金属拉伸试件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件、 矩形截面试件、异形截面试件和不经机加工 的全截面形状试件四种。我们这里选用的是圆形截面试件。 如图1所示，圆形截面试样由平行、过渡和夹持三部分组成。平行部分的试验段长度 称为试样的标距，一般所说的试件拉伸变形，都是指这一段的变形。按试样的标距 I 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 I =10d 或 I =5d 。定标距试样的I 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。 试件名称 圆形试件直径 d (mm) 截面面积 A ( mrr ) 标距长度 (mm 延伸率 符号 标准 长 20 314 10d =200 S 10 金属拉伸实验 1.测定低碳钢拉伸时的强度性能指标：屈服应力 Cs 和抗拉强度；「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‘-：。 图1圆形截面拉伸试件
为了使实验测得的结果可以相互比较，必须按照国家标准试验 (GB/T228-1987 )的规定，做 成标准试件或比例试件。表 1给出了圆形截面试件的国标规定。 对于一般钢材按国标制成矩形截面时，截面面积和标距的关系仍为 I =11.3... A 或 l = 5.65 ?. A 0。 本次实验采用常用的圆棒比例试件( d = 10mm I = 100mr)i 。 四、实验原理与方法 1. 测定低碳钢拉伸时的强度和塑性性能指标 低碳钢材料的强度指标 二s 、二b 和塑性性能指标：、’‘是由拉伸破坏实验来确定的。 (1) 强度性能指标 屈服极限匚s ――试样在拉伸过程中载荷不增加而试样仍能继续产生变形时的载荷(即 0所得的应力值，即 屈服载荷)F s 除以原始横截面面积 F s (1 — 1) 强度极限6 ――试样在拉断前所承受的最大载荷 耳除以原始横截面面积 A 所得的应 力值，即 F b A 。 低碳钢是具有明显屈服现象的塑性材料， 在均匀缓慢的加载过程中， 当万能试验机测力 盘上 的主动指针发生回转时所指示的最小载荷(下屈服载荷)即为屈服载荷。 试样超过屈服载荷后， 再继续缓慢加载直至试样被拉断， 万能试验机的从动指针所指示 的最大载荷即为极限载荷。 当载荷达到最大载荷后， 主动指针将缓慢退回， 此时可以看到，在试样的某一部位局部 变形加快，出现颈缩现象，随后试样很快被拉断。 试验时，禾U 用试验机的自动绘图装置可以绘制出低碳钢的拉伸图，如图 试件开始受力时，由于头部在夹头内得滑动较大， 故绘出的拉伸图最初一段是曲线。 分 A 0 (1 — 2) 2所示。
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 。
实验一金属材料的拉伸实验 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。 (a) (b) 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 o 。按标距（I o ）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。 试样 标距 I I o , (mm) 截面积A, (mrr ) 圆形试样直径 d （mm ） 延伸率 比例 长 11.3 你0 或 10 d 任意 任意 短 5.65 J A0 或 5 d 夹持过渡
四.实验原理 （一）塑性材料弹性模量的测试： 在弹性范围内大多数材料服从虎克定律，即变形与受力成正比。纵向应力与纵向应变的 比例常数就是材料的弹性模量E,也叫杨氏模量。因此金属材料拉伸时弹性模量E地测定是 材料力学最主要最基本的一个实验。 测定材料弹性模量 E 一般采用比例极限内的拉伸试验，材料在比例极限内服从虎克定律，其荷载与变形关系为： EA o 若已知载荷△ F及试件尺寸，只要测得试件伸长△ L或纵向应变即可得出弹性模量E。 A PL° A P 1 E 二△（△L）A0 A0也名 本实验采用引伸计在试样予拉后，弹性阶段初夹持在试样的中部，过弹性阶段或屈服阶段，弹性模量E测毕取下，其中塑性材料的拉伸实验不间断。 （二）塑性材料的拉伸（低碳钢）：图1-2所示是典型的低碳钢拉伸图。 当试样开始受力时，因夹持力较小，其夹持部分在夹头内有滑动，故图中开始阶段的 力称上屈服极限，由于它受变形速度等因素的影响较大，一般不作为材料的强度指标；同样， 屈服后第一次下降的最低点也不作为材料的强度指标。除此之外的其它最低点中的最小值（B 点）作为屈服强度二s： A o 当屈服阶段结束后（C点），继续加载，载荷一变形曲线开始上升，材料进入强化阶段。若在这一阶段的某一点（如D点）卸载至零，则可以得到一条与比例阶段曲线基本平行的卸载曲线。此时立即再加载，则加载曲线沿原卸载曲线上升到D点，以后的曲线基本与未经卸 载的曲线重合。可见经过加载、卸载这一过程后，材料的比例极限和屈服极限提高了，而延 伸率降低了，这就是冷作硬化。 随着载荷的继续加大，拉伸曲线上升的幅度逐渐减小，当达到最大值（E点）R m后，
金属拉伸实验报告 【实验目得】 1、测定低碳钢得屈服强度RＥh 、R eL及Rｅ、抗拉强度R m、断后伸长率A与断面收缩率Ｚ。 2、测定铸铁得抗拉强度R m与断后伸长率A。 3、观察并分析两种材料在拉伸过程中得各种现象（包括屈服、强化、冷作硬化与颈缩等现象），并绘制拉伸图。 4、比较低碳钢（塑性材料）与铸铁(脆性材料）拉伸机械性能得特点。【实验设备与器材】 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中得有关规定,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 --试件得初始计算长度(即试件得标距)；? -— 试件得初始截面面积；? d ０ —-试件在标距内得初始直径?实验室里使用得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得夹头中,然后开动试验机,使试样受到缓慢增加得拉力（应根据材料性能与试验目得确定拉伸速度)，直到拉断为止,并利用试验机得自动绘图装置绘出材料得拉伸图（图2－2所示）。应当指出，试验机自动绘图装置绘出得拉伸变形ΔL 主要就是整个试样（不只就是标距部分)得伸长，还包括机器得弹性变形与试样在夹头中得滑动等因素。由于试样开始受力时,头部在夹 头内得滑动较大，故绘出得拉伸图最初一段就是曲线。 １、低碳钢（典型得塑性材料) 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。保持直线关系得最大拉力就就是材料比例极限得力值F P ． 在ＦP 得上方附近有一点就是Ｆc ,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,保留得残余变形即为塑性变形,因而Ｆｃ就是代表材料弹性极限得力值。 当拉力增加到一定程度时，试验机得示力指针(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得拉力几乎不变但变形却在继续,这种现象称为材料得屈服。低碳钢得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得影响较大，而下屈服点B 则比较稳定（因此工程上常以其下屈服点B 所对应得力值F eL 作为材料屈服时得力值)。确定屈服力值时,必须注意观察读数表盘上测力指针得转动情况,读取测力度盘指针首次回转前指示得最大力F eH （上屈服荷载)与不计初瞬时效应时屈服阶段中得最小力F ｅL （下屈服荷载)或首次停止转动指示得恒定力F eL （下屈服荷载),将其分别除以试样得原始横截面积(Ｓ０）便可得到上屈服强度R e Ｈ与下屈服强度Ｒe Ｌ。即 Ｒe H = F e H /Ｓ0 R e L = F e L /S 0 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得能力，这种现象称为材料得强化。在强化阶段内，试样得变形主要就是塑性变形，比弹性阶段内试样得变形大得多,在达到最大力F ｍ之前, 试样标距范围内得变形就是均 (a)低碳钢拉伸曲线图 (b)铸铁拉伸曲线图 图2－2 由试验机绘图装置绘出得拉伸曲线图 图2－3 低碳钢得冷作硬化