碳钢与铸铁的拉伸、压缩实验
一、实验目的
1、测定碳钢在拉伸时的屈服极限s σ，强度极限b σ，延伸率δ和断面收缩率ψ，测定铸铁拉伸时的强度极限b σ。
2、观察碳钢、铸铁在拉伸过程中的变形规律及破坏现象，并进行比较，使用绘图装置绘制拉伸图（P-ΔL 曲线）。 二、实验设备
微机控制电子万能材料试验机、直尺、游标卡尺。 三、实验试祥
1. 为使各种材料机械性质的数值能互相比较，避免试件的尺寸和形状对试验结果的影响，对试件的尺寸形状GB6397-86作了统一规定，如图1所示：
图1
用于测量拉伸变形的试件中段长度（标距L 0）与试件直径d 。必零满足L 0
／d 0=10或5，其延伸率分别记做和δ10和δ5
2、压缩试样：低碳钢和铸铁等金属材料的压缩试件一般做成很短的圆柱形，避免压弯，一般规定试件高度h 直径d 的比值在下列范围之内：
1≤d h
≤3
为了保证试件承受轴向压力，加工时应使试件两个端面尽可能平行，并与试件轴线垂直，为了减少两端面与试验机承垫之间的摩擦力，试件两端面应进行磨削加工，使其光滑。
图2
四、实验原理
图2为试验机绘出的碳钢拉伸P-△L 曲线图，拉伸变形ΔL 是整个试件
的伸长，并且包括机器本身的弹性变形和试件头部在夹头中的滑动，故绘出的曲线图最初一段是曲线，流动阶段上限B ‘受变形速度和试件形式影响，下屈服点B 则比较稳定，工程上均以B 点对应的载荷作为材料屈服时的载荷P S ，以试样的初
始横截面积A0除PS ，即得屈服极限：
0A Ps
S =
σ
屈服阶段过后，进入强化阶段，试样又恢复了承载能力，载荷到达最大值
P b ，时，试样某一局部的截面明显缩小，出现“颈缩”现象，这时示力盘的从动针停留在P b 不动，主动针则迅速倒退表明载荷迅速下降，试样即将被拉断。以试样的初始横截面面积A 。除P b 得强度极限为
0A P b
b =
σ
延伸率δ及断面收缩率φ的测定，试样的标距原长为L 0拉断后将两段试样紧密地对接在一起，量出拉断后的标距长为L 1延伸率应为
%1000
1⨯-=
l l l δ
试样拉断后，设颈缩处的最小横截面面积为A 1，由于断口不是规则的圆形，应在两个相互垂直的方向上量取最小截面的直径，以其平均值计算A 1，然后按下式计算断面收缩率：
01
100%ψA -A =
⨯A
铸铁试件在变形极小时，就达到最大载荷P b 而突然发生断裂。没有屈服和颈缩现象，其强度极限远小于低碳钢的强度极限。
图4为低碳钢试件的压缩图，在弹性阶段和屈服阶段，它与拉伸时的形状基本上是一致的，而且s P 也基本相同，所以说，低碳钢材料在压缩时的E 和s σ都与拉伸时大致相同，低碳钢的塑性好，由于泊松效应，试件越压越粗，不会破坏，横向膨胀在试件两端受到试件与承垫之间巨大摩擦力的约束，试件被压成鼓形，进一步压缩，会压成圆饼状，低碳钢试件压不坏，所以没有强度极限。
图5为铸铁试件压缩图，P-ΔL 比同材料的拉伸图要高4-5倍，当达到最大载荷b P 时铸铁试件会突然破裂，断裂面法线与试件轴线大致成0
45～0
55的倾角。
这表面，铸铁压缩破坏主要是由剪应力引起的。 五、实验步骤
低碳钢拉伸试验步骤：
1、测量试样尺寸 测定试样初始横截面面积A ο时，在标距L ο的两端及中部三个位置上，沿两个互相垂直的方向，测量试样直径，以其平均值计算各横截面面积，取三个横截面面积中的最小值为A ο。
2、检查试验机的夹具是否安装好，各种限位是否在实验状态下就位；
3、安装试件。安装时仅将试件上端夹紧，下端悬空，然后再试件上夹持引伸计；
4、启动下降按钮将试件移下，停止安装好试件，进行调零，回到试验初始状态；
5、根据实验设定，启动实验开关进行加载，注意观察试验中的试件及计算机上的曲线变化；
6、实验完成，保存记录数据；
7、试件破坏后（非破坏性试验应先卸载），断开控制器并关闭，关闭动力系统及计算机系统，清理还原。
图4 图5
铸铁压缩试验步骤：
1、测量试样尺寸，测量试样两端及中间等三处截面的直径，取三处中最小
A之用。
一处的平均直径0d作为计算原截面积0
2、调整试验机，选择测力度盘，调整指针对准零点，并调整自动绘图器。电子万能试验机按软件操作指南步骤进行。
3、安装试样，将试样两端面涂上润滑油，然后准确地放在试验机活动台支承垫的中心上。
4、检查及试车
液压试验机试车时将试验机活动台上升，试件亦随之上升，当试件上端面接近承垫时应减慢活动台上升速度，避免突然接触引起剧烈加载，当试件与上承垫刚接触时，将自动绘图笔调整好，使它处于工作状态，用慢速预加少量载荷。然后卸载近零点，以检查试验机工作是否正常。
5、进行试验
∆曲线，铸铁试件，缓慢而均匀地加载，同时使用自动绘图装置绘出P-L
直到试件破裂为止，记下破坏载荷b P。
6、结束工作
打开回油间，将载荷卸掉，取下试件，使试验机复原。
六、数据处理
低碳钢拉伸：试样直径d
断面收缩率：
灰铸铁 直径d ：9.92mm 、9.90mm,平均值9.91mm 铸铁的强度极限： =54.642KN/(3,1*10^-4mm)=176.3MPa
%=（105-80）/80=31.25% 100 0
1
⨯ - = l l l δ 01 0
×100%=[(2*10^-4)-(5.6*10^-5)]/(2*10^-4)=72%
ψ A-A = A
A P b
b
= σ
