低碳钢的拉伸实验

实验一低碳钢的拉伸实验

实验项目性质：验证性

所涉及课程：材料力学

计划学时：2学时

【实验目的】

1．研究低碳钢的应力—应变曲线拉伸图。

2．确定低碳钢在拉伸时的机械性能（比例极限R e、下屈服强度R eL、强度极限R m、延伸率A、断面收缩率Z等等）。

【实验设备】

1.微机控制电子万能试验机一台，型号WDD-LCJ-150；

2.游标卡尺；

3.记号笔；

4.低碳钢试件（Q235）；

【实验原理】

低碳钢试件拉伸过程中，通过力传感器和位移传感器进行数据采集，A/D转换和处理，并输入计算机，得到F-∆L曲线，即低碳钢拉伸曲线，见图1。

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图1 低碳钢拉伸曲线

低碳钢材料，由图1曲线中发现oe直线，说明F正比于∆l，此阶段称为弹性阶段。屈服阶段（e-L）常呈锯齿形，表示载荷基本不变，变形增加很快，材

料失去抵抗变形能力，这时产生两个屈服点。其中，H 点为上屈服点，它受变形大小和试件等因素影响；L 点为下屈服点。下屈服点比较稳定，所以工程上均以下屈服点对应的载荷作为屈服载荷。测定屈服载荷F eL 时，必须缓慢而均匀地加载，并应用R eL =F eL / S 0（S 0为试件变形前的横截面积）计算屈服强度。

屈服阶段终了后，要使试件继续变形，就必须增加载荷，材料进入强化阶段。当载荷达到强度载荷F m 后，在试件的某一局部发生显著变形，出现颈缩现象，载荷逐渐减小，直至试件断裂。应用公式R m =F m /S 0计算强度极限（S 0为试件变形前的横截面积）。根据拉伸前后试件的标距长度和横截面面积，计算出低碳钢的延伸率A 和端面收缩率Z ，即

%10000⨯-=

L L Lu A ，%1000

0⨯-=S Su

S Z 式中，L 0、L u 为试件拉伸前后的标距长度，S u 为颈缩处的横截面积。 【实验步骤及内容】

（1）试件准备：在试件上划出长度为L 0的标距线（默认值为100mm ），在标距的两端及中部三个位置上，沿两个相互垂直方向各测量一次直径取平均值，再从三个平均值中取最小值作为试件的直径d 0。

（2）试验机准备：按试验机→计算机的顺序开机，开机后须预热十分钟才可使用。按照“软件使用手册”，运行配套软件。

（3）安装夹具：根据试件情况准备好夹具，并安装在夹具座上。若夹具已安装好，对夹具进行检查。

（4）夹持试件：先将试件夹持在下夹头上，点击软件初始试验消除试件自重后再夹持试件的另一端。

（5）开始实验：点击软件界面工具菜单，选择试验为拉伸试验，在弹出窗口设置低碳钢标距、直径、横截面积等参数；按启动命令按钮，开始加载，加载速度可自行设置。

（6）记录数据：试件拉断后，取下试件，将断裂试件的两端对齐、靠紧，用游标卡尺测出试件断裂后的标距长度L u 及断口处的最小直径d 1（一般从相互垂

直方向测量两次后取平均值）。【实验数据记录及处理】

【实验结论】

1.利用MATLAB软件绘制低碳钢拉伸应力-应变曲线，并打印。

2.分析低碳钢拉伸断口特点与形状，拍照并打印。

3.提交实验报告。

【思考问题】

1.为什么不做铸铁的拉伸试验？

2.分析低碳钢和铸铁拉伸断口的不同

提示：铸铁断口呈不平整状，是典型的脆性断裂；低炭钢断口外围光滑，是塑性变形区域，中部区域才呈现脆性断裂的特征。这表明，铸铁在超屈服应力下，瞬时断开；而低碳钢在超应力的时候，有塑性形变过程，发生颈缩，直到断面面积减小到一定程度时，才瞬时断裂。