低碳钢拉伸时力学性能的测定

低碳钢和铸铁在拉伸和压缩时地力学性能根据材料在常温，静荷载下拉伸试验所得地伸长率大小，将材料区分为塑性材料和脆性材料.它是由试验来测定地.工程上常用地材料品种很多，下面我们以低碳钢和铸铁为主要代表，分析材料拉伸和压缩时地力学性能..低碳钢拉伸实验在拉伸实验中，随着载荷地逐渐增大，材料呈现出不同地力学性能：（）弹性阶段在拉伸地初始阶段，σε曲线为一直线，说明应力与应变成正比，即满足胡克定理，此阶段称为线形阶段.线性段地最高点则称为材料地比例极限（σ），线性段地直线斜率即为材料地弹性摸量.线性阶段后，σε曲线不为直线，应力应变不再成正比，但若在整个弹性阶段卸载，应力应变曲线会沿原曲线返回，载荷卸到零时，变形也完全消失.卸载后变形能完全消失地应力最大点称为材料地弹性极限（σ），一般对于钢等许多材料，其弹性极限与比例极限非常接近.（2）屈服阶段超过弹性阶段后，应力几乎不变，只是在某一微小范围内上下波动，而应变却急剧增长，这种现象成为屈服.使材料发生屈服地应力称为屈服应力或屈服极限（σ）.当材料屈服时，如果用砂纸将试件表面打磨，会发现试件表面呈现出与轴线成°斜纹.这是由于试件地°斜截面上作用有最大切应力，这些斜纹是由于材料沿最大切应力作用面产生滑移所造成地，故称为滑移线.（）强化阶段经过屈服阶段后，应力应变曲线呈现曲线上升趋势，这说明材料地抗变形能力又增强了，这种现象称为应变硬化.若在此阶段卸载，则卸载过程地应力应变曲线为一条斜线，其斜率与比例阶段地直线段斜率大致相等.当载荷卸载到零时，变形并未完全消失，应力减小至零时残留地应变称为塑性应变或残余应变，相应地应力减小至零时消失地应变称为弹性应变.卸载完之后，立即再加载，则加载时地应力应变关系基本上沿卸载时地直线变化.因此，如果将卸载后已有塑性变形地试样重新进行拉伸实验，其比例极限或弹性极限将得到提高，这一现象称为冷作硬化.在硬化阶段应力应变曲线存在一个最高点，该最高点对应地应力称为材料地强度极限（σ），强度极限所对应地载荷为试件所能承受地最大载荷.（）局部变形阶段试样拉伸达到强度极限σ之前，在标距范围内地变形是均匀地.当应力增大至强度极限σ之后，试样出现局部显著收缩，这一现象称为颈缩.颈缩出现后，使试件继续变形所需载荷减小，故应力应变曲线呈现下降趋势，直至最后在点断裂.试样地断裂位置处于颈缩处，断口形状呈杯状，这说明引起试样破坏地原因不仅有拉应力还有切应力.（）伸长率和断面收缩率试样拉断后，由于保留了塑性变形，标距由原来地变为.用百分比表示地比值δ（）*称为伸长率.试样地塑性变形越大，δ也越大.因此，伸长率是衡量材料塑性地指标.原始横截面面积为地试样，拉断后缩颈处地最小横截面面积变为，用百分比表示地比值Ψ（）*称为断面收缩率.Ψ也是衡量材料塑性地指标.所以，低碳钢拉伸破坏变形很大，断口缩颈后，端口有度茬口，由于该方向上存在最大剪应力τ造成地，属于剪切破坏力..铸铁拉伸实验铸铁是含碳量大于并含有较多硅,锰,硫,磷等元素地多元铁基合金.铸铁具有许多优良地性能及生产简便，成本低廉等优点，因而是应用最广泛地材料之一.铸铁在拉伸时地力学性能明显不同于低碳钢，铸铁从开始受力直至断裂，变形始终很小，既不存在屈服阶段，也无颈缩现象.断口垂直于试样轴线，这说明引起试样破坏地原因.铸铁拉伸破坏断口与正应力方向垂直说明由拉应力拉断地，属于拉伸破坏，正应力大于了许用值.三、低碳钢和铸铁在拉伸和压缩时力学性质地异同点综述在工程建设中，低碳钢是典型地塑性材料，铸铁是典型地脆性材料.塑性材料和脆性材料在力学性能上地主要特征是：塑性材料在断裂前地变形较大，塑性指标（断后伸长率和断面收缩率）较高，抗拉能力较好，其常用地强度指标是屈服强度，一般地说，在拉伸和压缩时地屈服强度相同：脆性材料在断裂前地保存较小，塑性指标较低，其强度指标是强度极限，而且其拉伸强度远低于压缩强度.但是，材料不管是塑性地还是脆性地，将随材料所处地温度、应变速率和应力状态等条件地变化而不同.。

实验一 低碳钢和铸铁拉伸时力学性能的测定一、实验目的1.观察分析低碳钢的拉伸过程，了解其力学性能；绘制拉伸曲线F-△L ，由此了解试样在拉伸过程中变形随载荷的变化规律以及有关物理现象；2.测定低碳钢材料在拉伸过程中的几个力学性能指标：s σ、b σ、δ、ψ；3.了解万能材料试验机的结构原理，能正确独立操作使用。

二、实验设备1.SHT5305拉伸试验机。

2.x —Y 记录仪。

3.游标卡尺。

三、拉伸试样四、实验原理和方法首先将试件安装于试验机的夹头内，之后匀速缓慢加载，试样依次经过弹性、屈服、强化和颈缩四个阶段，其中前三个阶段是均匀变形的。

1.弹性阶段 是指拉伸图上的OA ´段，没有任何残留变形。

在弹性阶段，存在一比例极限点A ，对应的应力为比例极限p σ，此部分载荷与变形是成比例，εσE =。

2.屈服阶段 对应拉伸图上的BC 段。

金属材料的屈服是宏观塑性变形开始的一种标志，是位错增值和运动的结果，是由切应力引起的。

在低碳钢的拉伸曲线上，当载荷增加到一定数值时出现了锯齿现象。

屈服阶段中一个重要的力学性能就是屈服点，对应的屈服应力为0/A F SL S =σ3.强化阶段 对应于拉伸图中的CD 段。

变形强化标志着材料抵抗继续变形的能力在增强。

这也表明材料要继续变形，就要不断增加载荷。

D 点是拉伸曲线的最高点，载荷为F b ，对应的应力是材料的强度极限或抗拉极限，记为b σ0/A F b b =σ4.颈缩阶段 对应于拉伸图的DE 段。

载荷达到最大值后，塑性变形开始局部进行。

这是因为在最大载荷点以后，形变强化跟不上变形的发展，由于材料本身缺陷的存在，于是均匀变形转化为集中变形，导致形成颈缩。

材料的塑性性能通常用试样断后残留的变形来衡量。

轴向拉伸的塑性性能通常用伸长率δ和断面收缩率ψ来表示，计算公式为%100/001⨯-=l l l ）（δ%100/010⨯-=A A A ）（ψ式中，l 0、A 0分别表示试样的原始标距和原始面积；l 1、A 1分别表示试样标距的断后长度和断口面积。

低碳钢拉伸试验报告一、实验目的。

本次实验旨在对低碳钢进行拉伸试验，通过测试低碳钢在拉伸过程中的力学性能，了解其材料的力学特性和断裂行为，为工程应用提供参考数据。

二、实验装置和试验方法。

1. 实验装置，拉伸试验机。

2. 试验方法，在拉伸试验机上固定低碳钢试样，并施加拉力，记录拉伸过程中的载荷和位移数据。

三、实验过程和结果分析。

在拉伸试验过程中，我们发现低碳钢试样在开始拉伸时，表现出较好的塑性变形能力，随着拉伸力的增加，试样逐渐进入线性拉伸阶段，直至达到最大拉伸强度。

在拉伸过程中，试样表面出现颈缩现象，最终发生断裂。

通过对试验数据的分析，我们得出低碳钢的拉伸强度为XXXMPa，屈服强度为XXXMPa，断裂伸长率为XX%。

四、实验结论。

根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 低碳钢具有较好的塑性变形能力，在拉伸过程中表现出良好的延展性；2. 低碳钢的拉伸强度和屈服强度较高，适用于要求较高强度的工程应用；3. 低碳钢的断裂伸长率较低，断裂前的塑性变形能力较差。

五、实验建议。

根据本次实验结果，我们建议在工程应用中，可以充分发挥低碳钢的高强度特性，但需要注意其断裂伸长率较低的特点，避免在受力过程中出现过大的应力集中，以免导致断裂。

同时，在实际生产中，应根据具体工程要求，选择合适的低碳钢材料，并合理设计零部件结构，以确保其安全可靠性。

六、实验总结。

通过本次拉伸试验，我们对低碳钢的力学性能有了更深入的了解，为工程应用提供了重要参考依据。

在今后的工作中，我们将继续深入研究材料的力学性能，并结合实际工程需求，不断优化材料选择和设计方案，为工程实践提供更可靠的支持。

七、参考文献。

[1] XXX，XXXX. 低碳钢力学性能研究[J]. 材料科学与工程，XXXX，XX(X)，XX-XX.[2] XXX，XXXX. 金属材料力学性能测试与分析[M]. 北京，机械工业出版社，XXXX.以上为本次低碳钢拉伸试验的报告内容，如有疑问或补充意见，欢迎随时与我们联系。

§1.3 低碳钢拉伸时力学性能的测定一、 实验目的和要求1、 了解万能试验机的构造原理，掌握其操作规程和方法。

2、 观察试件拉伸过程中表现的变形规律和破坏现象。

3、 熟悉球铰引伸仪的正确使用方法。

4、 观察比例极限内力与变形间的线性关系，验证虎克定律。

5、 测定低碳钢的强度特征（屈服极限бs 和强度极限бb ），塑性特征（延伸率δ和截面收缩率ψ），绘制б—ε曲线。

二、实验内容和原理常温下的拉伸实验是测定材料力学性能的基本实验,可用以测定弹性常数E 和μ ,比例极限 бp ,屈服极限бs ，抗拉强度бb ，断后伸长率δ和断面收缩率ψ等。

这些力学性能都是工程设计的重要依据.1.验证虎克定律 弹性模量是应力低于比例极限时应力与应变的比值。

lA Pl E ∆==00εσ 为验证荷载与变形的关系是否符合虎克定律 ,减少测量误差,实验一般用等增量法加载,即把荷载分成若干相等的加载等级ΔP,然后逐级加载。

为保证应力不超出比例极限,加载前先估算出式样的屈服载荷,以屈服载荷的70%~80%作为测定弹性模量的最高载荷Pn 。

此外,为使实验机夹紧式样,消除引伸仪和实验机机构的间隙,以及开始阶段引伸仪刀刃在式样上的可能滑动，对式样应施加一个初载荷P 0，P 0可取为P n 的10%。

从P 0到P n 将载荷分成n 级,且n 不小于5,于是nP P P n 0-=∆ n 5≥例如，若低碳钢的屈服极限бs =235Mpa ，试样直径d 0=10mm ，则）取KN N d P s n 15(14800%804120=⨯⨯=σπ KN P P n 5.1%100=⨯=实验时，从P 0到Pn 逐级加载，载荷的每级增量为ΔP 。

对应着每个载荷Pi（I=1，2，···，n ），记录下相应的伸长Δli ，Δli+1与Δli 的差值即为变形增量δ（Δl ）i 。

它是ΔP 引起的伸长增量。

在逐级加载中，若得到的各级δ（Δl ）I 基本相等，就表明Δl 与P 成线形关系，符合虎克定律。

一、实验目的1.测定低碳钢拉伸时的屈服极限s σ、强度极限b σ、伸长率δ和断面的收缩率ψ；测定铸铁的抗拉强度。

2.观察低碳钢拉伸时的屈服和颈缩现象，分析力与变形之间的关系，并绘制拉伸图。

3.对低碳钢和铸铁试样拉伸的断口进行分析。

二、实验仪器设备1.万能试验机。

2.游标卡尺。

3.试样：按GB/228-87《金属拉伸试验方法》的规定制作拉伸试样，如图1-1图1-1圆截面拉伸试样（l = 10d ）三、实验原理低碳钢和铸铁拉伸时力学性能的测定低碳钢拉伸过程中材料经历的四个阶段：1、弹性阶段，拉伸图是一条直线。

2、屈服阶段，拉伸图成锯齿状。

电脑屏幕上曲线会上下波动，软件会自动记录屈服载荷，进而可以计算出屈服极限。

3、强化阶段，屈服后，曲线又缓慢上升，这段曲线的最高点，拉力达到最大值——最大荷载P b ，即可计算出抗拉强度极限。

4、颈缩阶段，拉伸图上荷载迅速减小，曲线下滑，试样开始产生局部伸长和颈缩，直至试样在颈缩处断裂。

测量断裂后试样标距的长度和断口处的直径，可计算材料的伸长率和断面的收缩率。

铸铁拉伸过程没有屈服和颈缩现象，伸长率非常小，软件会自动记录最大载荷，进而可以计算出抗拉强度极限。

四、实验内容与步骤（一）低碳钢的拉伸实验1、准备试样。

2、测量试样的直径：并量出试样的标距，打上明显的标记。

在标距中间和两端相互垂直的方向各量一次直径，取最小处的平均值来计算截面面积。

3、试验机准备：按试验机→计算机→打印机的顺序开机，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。

4、夹持试样。

5、开始实验：按运行命令按钮，按照软件设定的方案进行实验。

6、记录数据：试样断裂后，取下试样，观察分析断口形貌和塑性变形能力，填写实验数据和计算结果。

（二）铸铁拉伸实验1、准备试样（除不确定标距外其余同低碳钢）。

2、准备试验（同低碳钢）。

3、进行实验：按运行命令按钮，按照软件设定的方案进行实验。

4、记录数据：试样断裂后，取下试样，观察分析断口形貌和变形能力，填写实验数据和计算结果。

低碳钢拉伸实验报告总结一、实验目的二、实验原理三、实验步骤四、实验结果及分析五、结论一、实验目的本次低碳钢拉伸实验的主要目的是通过对钢材进行拉伸试验，了解其力学性能，并掌握常用力学参数的计算方法。

同时，通过对不同材料在拉伸过程中的变化规律进行分析，为工程设计提供参考依据。

二、实验原理1.拉伸试验原理拉伸试验是一种最基本的材料力学试验方法之一，它通过在材料上施加正向拉力来测定其抗拉性能。

在该试验中，将标准试样放置在专用设备上，并施加恒定速度的力来使其发生塑性变形。

当样品达到最大载荷时，会发生断裂现象，此时可以测量出材料的各项力学参数。

2.低碳钢性能特点低碳钢是一种高强度、高韧性和耐腐蚀性能较好的钢种。

它通常含有0.05%至0.25%不等的碳元素，并且具有良好的可焊性和成形性。

由于其强度较高，因此在各种工业领域中得到了广泛应用。

3.计算力学参数在拉伸试验中，可以通过测量样品的变形和载荷来计算出一系列力学参数。

其中包括：(1)屈服强度：材料在开始发生塑性变形时所承受的最大应力值。

(2)抗拉强度：材料在断裂前所承受的最大应力值。

(3)断裂伸长率：材料断裂前的延展程度。

(4)断面收缩率：材料断裂后截面积缩小的比例。

三、实验步骤1.准备工作首先，需要准备好低碳钢标准试样，并对其进行清洗和润滑处理。

然后，将试样放置于拉伸试验机上，并根据实验要求调整设备参数。

2.进行拉伸试验在进行拉伸试验时，需要控制设备施加的力和速度，并记录下每个时间点的载荷和变形数据。

当达到最大载荷时，将停止施加力并记录下相应数据。

3.计算结果根据实验数据，可以计算出低碳钢的屈服强度、抗拉强度、断裂伸长率和断面收缩率等力学参数。

四、实验结果及分析在本次实验中，我们使用了一块低碳钢标准试样进行了拉伸试验。

根据实验数据，我们计算出了该材料的屈服强度、抗拉强度、断裂伸长率和断面收缩率等力学参数。

具体测量结果如下：屈服强度：220MPa抗拉强度：420MPa断裂伸长率：25%断面收缩率：50%从上述数据可以看出，该低碳钢材料具有较高的屈服强度和抗拉强度，并且在断裂前具有较好的延展性能。

低碳钢的拉伸过程试验低碳钢是一种常见的金属材料，具有良好的机械性能和加工性能，广泛应用于工程领域。

在工程实践中，了解低碳钢的力学性能对于设计和选材具有重要意义。

拉伸试验是一种常用的材料力学性能测试方法，通过对低碳钢进行拉伸试验可以获得其材料性能参数，如屈服强度、抗拉强度、延伸率等数据，为工程设计提供重要参考依据。

拉伸试验的原理是在试样上施加一个逐渐增大的拉伸载荷，使其逐渐拉伸，直至引起材料破坏。

通过测量载荷和试样的伸长值，可以确定材料的应力-应变关系曲线，从而获得材料的力学性能参数。

首先，在进行低碳钢的拉伸试验前，需要制备试样。

通常采用标准试样，根据ISO标准规定，试样的尺寸和形状应符合要求。

然后将试样安装在拉伸试验机上，施加一个逐渐增大的拉伸载荷，并记录载荷-位移曲线，通过曲线分析可以得到力学性能参数。

在拉伸试验过程中，低碳钢试样会经历不同的阶段。

首先是弹性阶段，即试样在加载时的初始阶段，此时试样会遵循胡克定律，应变与应力成线性关系；接着是屈服阶段，当试样受到一定应力后会出现应力不再随应变增加而增加的现象，这个阶段被称为屈服点，此时试样开始发生塑性变形；最后是断裂阶段，当试样继续受到应力增加时，会达到最大应力点，试样最终发生破坏。

分析低碳钢的拉伸试验数据可以获得以下重要参数：1.屈服强度（σy）：即试样开始发生可观塑性变形时所承受的最大应力，通常是在应力-应变曲线中的屈服点确定。

2.抗拉强度（σu）：即试样发生破坏时承受的最大应力，通常是在应力-应变曲线中的最大应力点确定。

3.延伸率（δ）：即试样断裂前的伸长量与原始试样标距之比，是衡量材料延展性能的重要参数。

4.断面收缩率（ψ）：即试样断裂后两截断面面积的减小量与原始截面积之比，是衡量材料断面形变情况的重要参数。

通过以上参数的得到，可以更充分的评估低碳钢的机械性能，进而指导工程设计和应用。

同时，在试验中能够根据所获数据对试验结果展开深入的分析，加深对低碳钢的认识，促进材料的研究和应用。

试验一 拉伸实验拉伸试验是测定材料在静载荷作用下力学性能的一个最基本最重要的试验。

通过拉伸试验所得的力学性能指标，在整个材料力学的强度计算中几乎都要用到。

更重要的是，工程设计中所选用的材料力学性能指标大都是以拉伸试验为主要依据的。

本次试验将选用低碳钢作为塑性材料的代表，做拉伸试验。

一、实验目的1）测定低碳钢的屈服强度s σ，抗拉强度b σ。

断后伸长率δ和断面收缩率ψ2）观察低碳钢在拉伸过程中所出现的各种变形现象（包括屈服、强化和缩颈等），分析力与变形之间的关系，并绘制拉伸图。

3）分析低碳钢力学性能的特点和试件断口情况，分析其破坏原因。

4）学习、掌握万能试验机的使用方法及其工作原理。

二、实验设备（1）试件：材料的力学性能是通过拉伸试验来确定的，因此，必须把所测试的材料加工成能被拉伸的试件。

试验表明，试件的尺寸和形状对试验结果有影响。

为了避免这种影响和便于使各种材料力学性能的测试结果进行比较，国家标准对试件的尺寸和形状作了统一的规定，拉力试件分为比例的和非比例的两种。

比例试件应符合如下的关系：L 0＝K ·A 0 （1-1）式中 L 0――标距，用于测量拉伸变形，单位为ｍｍ；A 0――标距部分试件的断面积；K ――系数，K ＝5.56或K ＝11.3，前者称为短试件，后者称为长试件。

据此，直径为d 0的短、长圆形试件的标距长度L 0分别为5d 0和10d 0；非比例试件的标距与其横截面间则无上述关系，而是根据制品（薄板、薄带、细管、细丝、型材等）的尺寸和材料的性质规定出平行长度L 和标距长度L 0。

长试件见图1-1。

试件两端较粗的部分为装入试验机夹头中的夹持部分，起传递拉力之用。

它的形状及尺寸可根据试验的夹头形式而定。

本实验采用非比例试件。

图1-1 圆形拉伸试件（2）实验装置：万能试验机或拉力试验机。

试验机的夹头有各种形式，一般采用夹板式，如图1-2。

图形截面试件所用的夹板如图1-3所示。

试验一 金属材料的拉伸与压缩试验1.1概 述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/P7314-1987的要求，拉伸试件一般采用下面两种形式：图1.11. 10倍试件；圆形截面时，L 0＝10d 0 矩形截面时，L 0＝11.30S2. 5倍试件 圆形截面时，L 0＝5d 矩形截面时, L 0＝5.650S =π045S d 0——试验前试件计算部分的直径；S 0——试验前试件计算部分断面面积。

此外，试件的表面要求一定的光洁度。

光洁度对屈服点有影响。

因此，试件表面不应有刻痕、切口、翘曲及淬火裂纹痕迹等。

1.2拉伸实验一、实验目的：1．研究低碳钢、铸铁的应力——应变曲线拉伸图。