6061(T6)拉伸试验报告
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6061(T6)材料拉伸试验报告
一、试验目的
1、测定6061(T6)材料的工件试件经淬火及人工时效处理后的强度和塑性性能。
2、测定低碳钢的应变硬化指数n 和应变硬化系数k 。
二、采用标准
按照相关国标标准(GB/T228-2002:金属材料室温拉伸试验方法,一下简称标准)要求完成试验测量工作。
三、引言
6061(T6)材料在不同的热处理状态下的力学性能是不同的。
为了测定经淬火及人工时效处理后的6061(T6)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6061(T6)在淬火及人工时效处理后的强度和塑形性能,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、试验原理
拉伸试验是评定金属材料性能的常用检测方法,可以测定试样的强度与塑性性能。
试验过程中用万能材料试验机拉伸试样,直至断裂;用游标卡尺量测试样的原始标距(0L )、断后标距(u L )、试样面积(0S )以及试样断裂后缩颈处最小面积(u S ),并从计算机中读出最大拉伸力(m P )和试样应变为0.2时对应的拉力(2.0P );之后
根据计算公式对试验数据进行处理得出断后伸长率(A )、断面收缩率(Z )、抗拉强度(m R )、非比例延伸强度(2.0R )等,最后进行误差分析。
运用得出的数据,根据Hollomon 公式以及线性拟合计算低碳钢的应变硬化指数n 和应变硬化系数k 。
低碳钢试样在拉伸试验中表现出较为典型的变形-抗力之间的关系,在“力-延伸曲线”中可以看到明显的四个阶段:
1. 弹性阶段:这一段试样发生完全弹性变形,当载荷完全卸除,试样恢复原样;
2. 屈服阶段:这一阶段试样明显增长,但载荷增量较小并出现上下波动,若略去这种载荷读数的微小波动,屈服阶段在“力-延伸曲线”上可以用水平线段表示;
3. 强化阶段:由于材料在塑性变形过程中发生加工硬化,这一阶段试样在继续伸长的过程中,抗力也不断增加,表现为曲线非比例上升;
4. 颈缩阶段和断裂:试样伸长到一定程度之后,载荷读数开始下降,此时可以看到在试样的某一部位的横截面面积显著收缩,出现颈缩现象,直到试样被拉断。
试验一般在室温10℃~30℃的温度范围内进行,若对温度有严格要求,则温度应控制在23℃±5℃范围内。
五、试验准备内容
具体包括以下几个方面
5.1 6061(T6)试验材料的形状和尺寸的要求
工件材料为经淬火及人工时效处理后的6061(T6),根据工件尺寸及试验机夹头情况,按标准附录B 进行试件尺寸形状设计。
采用比例式样,t=3mm,b=6mm, 0L ==5.6563⨯=24mm ,
635.10⨯+≥L L C =30.4mm ,取35=C L mm ,两端各夹持10mm ,过渡圆弧半径为15mm ,
1L =73mm ,如图一所示。
图一 试样形状尺寸示意图
其中,t ——厚度;b ——宽度;0L ——原始标距; c L ——平行长度;1L ——总长
公差尺寸如下:
5.2 测量工具、仪器、设备
测量工具 游标卡尺(最小分辨能力:0.01mm )、 引伸计、划线工具 测量设备 万能试验机(8KN )
校验 由试验的样品横截面积为182mm (假设试验中横截面积基本不变),6061(T6)的抗拉强度为310MPa ,计算可以得到试样拉断所需的拉力为5.58kN ,万能试验机满足试验的要求。
速率 根据标准为测量屈服强度,试样平行长度的屈服期间应变率在
0.00025/s-0.0025/s 之间。
0.0025×30=0.075mm/s=4.5mm/min 。
所以试验机夹头分离速度最大为4.5 mm/min 。
这里取试验机夹头分离速度定为4.5 mm/min 。
5.3 试验步骤或程序
1.将试样编号为1、2、3、4;
2.测量试样的原始直径。
在试样粗细均匀范围内的两端和中间取三个横截面,在每个横截面相互垂直的方向上个测量一次,算出三处的直径平均值,取其中最小的数据最为试样的原始直径值,记录于附表1中;
3.用试样标线器标识标距,每根试样划4条标距,最两端两条相距35mm ,中间两条相距24mm ;
4.在万能材料试验机上装卡试样;
5.安装引伸计,确保引伸计与计算机正确相连并可用;
6.进行试验。
通过计算机对试验机参数进行设置,之后启动加载程序,电脑自动记录“力-延伸曲线”、上下屈服点对应的力、试验过程中的最大力等各项参数;在达到最大力之后,取下引伸计,试验机继续加载直至试样断裂;停止试验机;
7.取下试样,将两段试样沿断口对齐,用游标卡尺测量断后标距,测量6次取算数平均值;断口处最小面积,相互垂直的方向上各测量一次后取算数平均值,原则上只有断裂处与最接近的标距标记的距离不小于原始标距的三分之一的情况方为有效。
记录每个试件断裂处与最接近的标距标记的最小距离(记为x)于附表2中,判断是否有效。
8. 1、2、3、4号试样分别进行上述2至7步骤;
9.数据处理。
5.3.3进行拉伸
将样品安装在万能拉伸试验机上,按照试验机的操作流程(输入拉伸试件尺寸、速度等),对样品进行拉伸,直到试样断裂,在电脑上保存拉伸曲线和计算机得出的力学参数。
将试样从试验机上取下,观察端口形貌。
附表1 横截面数据记录表
附表2有效性判断。