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。
三、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或机械传动式拉力试验机。
(2). 用X一Y函数记录仪绘制拉伸曲线的仪器；a. 载荷传感器和位移传感器：
b. 动态应变仪；
c. X—Y函数记录仪。
(3). 用引伸计法绘制拉伸曲线的仪器：引伸计。
(4). 游标卡尺、手锤、冲头等。
２、试样
试样尺寸及加工精度在GB228－76中有具体规定，但试样头部形状及尺寸可视试验夹头要求而定。
一般长30～40mm，图中标明为最短长度。
本实验采用圆柱试样，如图所示，为具有不同缺口的试样和光滑试样。
试样的材料及热处理状态为：２０钢或４５钢调质状态。
光滑拉伸试样图缺口拉伸试样图
四、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Lk及Fk；处理拉伸曲线，分别求出Ps、P0.2及P b值，列成表格记录下来。
５、计算试验结果。
对于缺口试样，观察试样断口，目测纤维区所占面积的百分数，并画断形貌示意图。
五、实验报告
１、简述试验目的。
２、实验材料
３、实验原理
４、实验步骤
５、计算各试样的σs、σb、δ和Ψ等性能指标。
（附有拉伸曲线）。
