低碳钢和铸铁拉伸实验报告.docx
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低碳钢和铸铁拉伸实验报告
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低碳钢和铸铁拉伸实验报告
篇一：
低碳钢、铸铁的拉伸试验
工程力学实验报告
实验名称：
试验班级：
实验组号：
试验成员：
实验日期：
一、试验目的
1、测定低碳钢的屈服点?
s，强度极限?
b，延伸率?
，断面收缩率?
。
2、测定铸铁的强度极限?
b。
3、观察低碳钢拉伸过程中的各种现象（如屈服、强化、颈缩等），并绘制拉伸曲线。
4、熟悉试验机和其它有关仪器的使用。
二、实验设备
1．液压式万能实验机；2．游标卡尺
三、设备简介
万能试验机简介
具有拉伸、压缩、弯曲及其剪切等各种静力实验功能的试验机称为万能材料试验机，万能材料试验机一般都由两个基本部分组成；
1、加载部分：
利用一定的动力和传动装置强迫试件发生变形，从而使试件受到力的作用，即对试件加载。
2、测控部分：
指示试件所受载荷大小及变形情况。
四、实验原理
低碳钢和铸铁是工程上最广泛使用的材料，同时，低碳钢试样在拉伸试验中所表现出的变形与抗力间的关系也比较典型。
低碳钢的整个试验过程中工作段的伸长量与荷载的关系由拉伸图表示。
做实验时，可利用万能材料试验机的自动绘图装置绘出低碳钢试样的拉伸图即下图中拉力F与伸长量△L的关系曲线。
需要说明的是途中起始阶段呈曲线是由于试样头部在试验机夹具内有轻微滑动及试验机各部分存在间隙造成的。
大致可分为四个阶段：
（1）弹性阶段（ob段）
在拉伸的初始阶段，ζ-ε曲线（oa段）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。
线性段的最高点则称为材料的比例极限（ζp），线性段的直线斜率即为材料的弹性摸量e。
线性阶段后，ζ-ε曲线不为直线（ab段），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的应力最大点称为材料的弹性极限（ζe），一般对于钢等许多材料，其（:
低碳钢和铸铁拉伸实验报告）弹性极限与比例极限非常接近。
（2）屈服阶段（bc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。
使材料发生屈服的应力称为屈服应力或屈服极限（ζs）。
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45°斜纹。
这是由于试件的45°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的，故称为滑移线。
（3）强化阶段（ce段）
经过屈服阶段后，应力应变曲线呈现曲线上升趋势，这说明材料的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，则卸载过程的应力应变曲线为一条斜线（如d-d＇斜线），其斜率与比例阶段的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的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的应变称为弹性应变。
卸载完之后，立即再加载，则加载时的应力应变关系基本上沿卸载时的直线变化。
因此，如果将卸载后已有塑性变形的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，该最高点对应的应力称为材料的强度极限（ζb），强度极限所对应的载荷为试件所能承受的最大载荷Fb。
（4）局部变形阶段（ef段）
试样拉伸达到强度极限ζb之前，在标距范围内的变形是均匀的。
当应力增大至强度极限ζb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f点断裂。
试样的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的原因不仅有拉应力还有切应力。
（5）伸长率和断面收缩率
试样拉断后，由于保留了塑性变形，标距由原来的L0变为L1。
用百分比表示的比值A=（L1-L0）/L0*100%
称为伸长率。
试样的塑性变形越大，δ也越大。
因此，伸长率是衡量材料塑性的指标。
原始横截面面积为A0的试样，拉断后缩颈处的最小横截面面积变为A1，用百分比表示的比值Z=（A0-A1）/A0*100%
称为断面收缩率。
Z也是衡量材料塑性的指标。
所以，低碳钢拉伸破坏变形很大，断口缩颈后，端口有45度茬口，由于该方向上存在最大剪应力η造成的，属于剪切破坏力。
五、实验内容及数据处理
1、实验前测低碳钢和铸铁的直径和
分三段测低碳钢和铸铁的直径d0、标距L0以及截面积A0。
2、进行低碳钢拉伸试验
（1）将低碳钢按要求放于万能试验机上，并一步一步按照实验要求进行试验。
试验完成后将拉伸曲线打印出来。
（2）记录试验后低碳钢式样的断口直径d1、断裂后的标距长度L1、断口处横截面积A1以及断面形状。
抗拉强度бб=Fm/A0=36.75*103/75.39=487.47mp上屈服强度б下屈服强度б
s1
бs1=Fs1/A0=25.75*103/75.39=341.56mp
бs1=Fs2/A0=23.00*103/75.39=305.08mp
s2
断后伸长率AA=（L1-L0）/L0*100%=（125-98）/98*100%=27.55%断面收缩率ZZ=（A0-A1）/A0*100%=（75.39-19.63）/75.39*100%=73.96%
3、进行铸铁拉伸试验
（1）将低碳钢按要求放于万能试验机上，并一步一步按照实验要求进行试验。
试验完成后将拉伸曲线打印出来。
篇二：
实验一低碳钢拉伸试验报告
实验一低碳钢拉伸试验报告
实验一低碳钢和铸铁的拉伸实验
一、实验目的
1、测定低碳钢拉伸时的屈服极限σs、强度极限σb、伸长率和断面的收缩率；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，对低碳钢和铸铁试件拉伸的断口进行分析。
二、实验设备
万能试验机、试件、游标卡尺。
（点击图标看大图片或视频）
万能试验机低碳钢和铸铁拉伸视频
低碳钢和铸铁
游标卡尺低碳钢拉断
三、实验原理
（一）低碳钢和铸铁拉伸时力学性能的测定。
实验时，试验机可自动绘出低碳钢和铸铁的拉伸图。
从图中可以看出低碳钢拉伸过程中材料经历的四个阶段：
1、正比例阶段，拉伸图是一条直线。
2、屈服阶段，拉伸图成锯齿状。
读数盘上原来匀速转动的指针来回摆动，记录这时候的荷载即为屈服荷载ps。
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pb，即可计算出强度极限。
4、颈缩阶段，拉伸图上荷载迅速减小，曲线下滑，试件开始产生局部伸长和颈缩，直至试件在颈缩处断裂。
测量断裂后试件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。
四、实验步骤
（一）低碳钢的拉伸试验
1、准备试件，通过试件落地的声音来判定是低碳钢还是铸铁。
声音清脆的是钢，沉闷的是铸铁。
2、测量试件的直径，并量出试件的标距，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、估算最大载荷，配置相应的摆锤，选择合适的测力度盘。
开动试验机使工作台上升一点。
调
主动指针到零点，从动指针与主动指针靠拢，调整好绘图装置。
4、安装试件。
5、开动试验机并缓慢均匀加载。
注意观察指针的转动和自动绘图情况。
注意捕捉屈服荷载的值
并记录下来。
注意观察颈缩现象。
试件断裂后立即停车，记录最大荷载pb。
6、取下试件，用油标卡尺测量断后标距、最小直径。
（二）铸铁拉伸实验
1、准备试件（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。
缓慢均匀加载，直到拉断，关闭试验机记录最大载荷。
五、结束实验
请教师检查实验记录，将实验设备和工具复原，清理实验现场。
最后整理数据，完成实验报告。
六、注意事项
1、加载要缓慢均匀。
加油不宜过大。
２、最大载荷不得超过测力度盘的80%。
实验一拉伸实验报告
专业班级姓名日期评分
一、实验目的：
二、实验设备：
三、实验记录与计算结果
1、试件原始尺寸记录：
2、试件断后尺寸记录：
3、ps，pb记录：
4、实验图象记录
5、计算结果
低碳钢：
屈服极限σs=ps/A0=强度极限σb=pb/A0=
延伸率δ=（L1-L0）/L0×100%=截面收缩率Ψ=（A0-A1）/A0×100%=铸铁
强度极限σb=pb/A0=
四、实验结果讨论
篇三：
低碳钢和铸铁拉伸和压缩试验
低碳钢和铸铁拉伸压缩实验报告
摘要：
材料的力学性能也称为机械性质，是指材料在外力作用下表现的变形、破坏等方面的特性。
它是由试验来测定的。
工程上常用的材料品种很多，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的力学性能。
关键字：
低碳钢铸铁拉伸压缩实验破坏机理
一．拉伸实验
1.
低碳钢拉伸实验
拉伸实验试件低碳钢拉伸图
在拉伸实验中，随着载荷的逐渐增大，材料呈现出不同的力学性能：
低碳钢拉伸应力-应变曲线
（1）弹性阶段（ob段）
在拉伸的初始阶段，ζ-ε曲线（oa段）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。
线性段的最高点则称为材料的比例极限（ζp），线性段的直线斜率即为材料的弹性摸量e。
线性阶段后，ζ-ε曲线不为直线（ab段），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的应力最大点称为材料的弹性极限（ζe），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（bc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。
使材料发生屈服的应力称为屈服应力或屈服极限（ζs）。
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45°斜纹。
这是由于试件的45°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的，故称为滑移线。
（3）强化阶段（ce段）
经过屈服阶段后，应力应变曲线呈现曲线上升趋势，这说明材料的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，则卸载过程的应力应变曲线为一条斜线（如d-d＇斜线），其斜率与比例阶段的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的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的应变称为弹性应变。
卸载完之后，立即再加载，则加载时的应力应变关系基本上沿卸载时的直线变化。
因此，如果将卸载后已有塑性变形的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，该最高点对应的应力称为材料的强度极限（ζb），强度极限所对应的载荷为试件所能承受的最大载荷Fb。
（4）局部变形阶段（ef段）
试样拉伸达到强度极限ζb之前，在标距范围内的变形是均匀的。
当应力增
大至强度极限ζb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f点断裂。
试样的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的原因不仅有拉应力还有切应力。
（5）伸长率和断面收缩率
试样拉断后，由于保留了塑性变形，标距由原来的L变为L1。
用百分比表示的比值
δ=（L1-L）/L*100%
称为伸长率。
试样的塑性变形越大，δ也越大。
因此，伸长率是衡量材料塑性的指标。
原始横截面面积为A的试样，拉断后缩颈处的最小横截面面积变为A1，用百分比表示的比值
Ψ=（A-A1）/A*100%
称为断面收缩率。
Ψ也是衡量材料塑性的指标。
所以，低碳钢拉伸破坏变形很大，断口缩颈后，端口有45度茬口，由于该方向上存在最大剪应力η造成的，属于剪切破坏力。
2.铸铁拉伸实验
铸铁是含碳量大于2.11%并含有较多硅,锰,硫,磷等元素的多元铁基合金。
铸铁具有许多优良的性能及生产简便，成本低廉等优点，因而是应用最广泛的材
铸铁拉伸应力-应变曲线
铸铁拉伸破坏断口与正应力方向垂直说明由拉应力拉断的，属于拉伸破坏，正应力大于了许用值。
铸铁拉伸
二．压缩实验
1低碳钢压缩实验
低碳钢试样压缩时同样存在弹性极限、比例极限、屈服极限而且数值和拉伸所得的相应数值差不多，但是在屈服时却不象拉伸那样明显，需细心观察，材料在发生屈服时对应的载荷为屈服负荷Fs。
随着缓慢均匀加载,低碳钢受压变形增
大而不破裂，愈压愈扁。
横截面增大时，其实际应力不随外载荷增加而增加，故不可能得到抗压负荷Fb，因此也得不到强度极限ζb，所以在实验中是以变形来
控制加载的。
低碳钢的压缩图（即ζ-ε曲线），超过屈服之后，低碳钢试样由原来的圆
柱形逐渐被压成鼓形。
继续不断加压，试样将愈压愈扁，横截面面积不断增大，试样抗压能力也不断增大，故总不被破坏。
所以，低碳钢不具有抗压强度极限（也可将它的抗压强度极限理解为无限大），低碳钢的压缩曲线也可证实这一点。
灰铸铁在拉伸时是属于塑性很差的一种脆性材料，但在受压时，试件在达到最大载荷pb前将会产生较大的塑性变形，最后被压成鼓形而断裂。
低碳钢压缩曲线
图2-9低碳钢压缩破坏图图2-10铸铁压缩破坏图
弹性模量、比例极限和屈服极限与拉伸时基本相同。
屈服阶段后，试样越压越扁，所以没有压缩，呈腰鼓形塑性变形，由此可见，韧性材料的抗剪切强度小于抗拉伸强度。
2.铸铁压缩实验
灰铸铁试样的断裂有两特点：
一是断口为斜断口，如图2—10所示。
二是按pb/A0求得的ζb远比拉伸时为高，大致是拉伸的3—4倍。
为什么象铸铁这种脆性
材料的抗拉与抗压能力相差这么大呢？
这主要与材料本身情况（内因）和受力状态（外因）有关。
铸铁试件压缩时，在达到抗压负荷Fb前出现较明显的变形然后破裂，铸铁试件最后会略呈鼓形，断口的方位角约为55°~60°，断裂面与试件轴线大约呈45o。
铸铁压缩后沿斜截面断裂，其主要原因是由剪应力引起的。
假使测量铸铁受压试样斜断口倾角α，则可发现它略大于45o而不是最大剪应力所在截面，这是因为试样两端存在摩擦力造成的。
铸铁压缩曲线
铸铁压缩实验，应力和应变之间无明显的直线阶段和屈服阶段，但是有塑性变形，断口约为螺旋45度方向，抗压时的强度极限约为强度极限的4到5倍。
弹性模量通常以某一应力的割线来度量。
所以铸铁压缩时主要是剪切破坏，受到最大剪切力，由此可见脆性材料的抗剪切强度大于抗拉伸强度。
参考文献：
[1]刘鸿文材料力学Ⅰ（第五版）高等教育出版社
[2]汤安民，刘泽明灰铸铁拉伸与扭转破坏试验的强度条件分析[A]西安理工大学学报
[3]侯德门材料力学实验西安交通大学出版社
[4]曹睿铸铁断裂机理原位拉伸研究[A]甘肃工业大学学报
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