*節(jié) 金屬拉伸試驗
一 、實驗?zāi)康?/strong>
1.觀察低碳鋼和鑄鐵在拉伸過程中的各種現(xiàn)象（包括屈服，強化和頸縮等現(xiàn)象），特別是外力和變形間的關(guān)系，并繪制拉伸圖。
2.測定低碳鋼的屈服極限，強度極限，延伸率和截面收縮率。
3.測定鑄鐵的強度極限。
4.觀察斷口，比較低碳鋼和鑄鐵兩種材料的拉伸性能和破壞特點。
二 、實驗設(shè)備和儀器
1.UH5000系列材料拉伸試驗機
2.游標(biāo)卡尺
三 、實驗原理
為了便于比較實驗結(jié)果，按國家標(biāo)準(zhǔn) GB228—76中的有關(guān)規(guī)定,實驗材料要按上述標(biāo)準(zhǔn)做成比例試件,即
圓形截面試件 l0 =10d0 (長試件)
l0 =5 d0 (短試件)
矩形截面試件 l0 =11.3 (長試件)
l0 =5.65 (短試件)
式中: l0 --試件的初始計算長度(即試件的標(biāo)距);
--試件的初始截面面積;
d0 --試件在標(biāo)距內(nèi)的初始直徑
實驗室里使用的金屬拉伸試件通常制成標(biāo)準(zhǔn)圓形截面試件,如圖3—1所示
金屬拉伸實驗是測定金屬材料力學(xué)性能的一個zui基本的實驗，是了解材料力學(xué)性能zui全面，zui方便的實驗。本試驗主要是測定低碳鋼和鑄鐵在軸向靜載拉伸過程中的力學(xué)性能。在試驗過程中，利用實驗機的自動繪圖裝置可繪出低碳鋼的拉伸圖（如圖3—2，a所示）和鑄鐵的拉伸圖（如圖3—2，b所示）。由于試件在開始受力時，其兩端的夾緊部分在試驗機的夾頭內(nèi)有一定的滑動，故繪出的拉伸圖zui初一段是曲線。
圖3-2試件拉伸圖
對于低碳鋼，在確定屈服載荷時，必須注意觀察試件屈服時測力度盤上主動針的轉(zhuǎn)動情況，規(guī)定主動針停止轉(zhuǎn)動時的恒定載荷或*次回轉(zhuǎn)的zui小載荷值為屈服載荷，故材料的屈服極限為
試件拉伸達到zui大載荷之前，在標(biāo)距范圍內(nèi)的變形是均勻的。從zui大載荷開始，試件產(chǎn)生頸縮，截面迅速變細，載荷也隨之減小。因此，測測力度盤上主動針開始回轉(zhuǎn)，而從動針則停留在zui大載荷的刻度上，給我們指示出zui大載荷，則材料的強度極限為
試件斷列后，將試件的斷口對齊，測量出斷裂后的標(biāo)距l(xiāng)1和斷口處的直徑d1 ，則材料的延伸率和截面收縮率分別為:
式中，l0 , A0分別為試驗前的標(biāo)距和橫截面面積； l1 , A1分別為試驗后的標(biāo)距和斷口處的橫截面面積。
如果斷口不在試件距中部的三分之一區(qū)段內(nèi)，則應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用斷口移中法來計算試件拉斷后的標(biāo)距l(xiāng)1 。其具體方法是：試驗前先在試件的標(biāo)距內(nèi)，用刻線器刻劃等間距的標(biāo)點或圓周11個，即將標(biāo)距長度分為10等份。試驗后將拉斷的試件斷口對齊，如圖3—3所示，以斷口O為起點，在長段上取基本等于短段的格數(shù)得B點．當(dāng)長段所余格數(shù)為偶數(shù)時，如圖３―３（a）所示，則取所余格數(shù)的一半得C點，于是l1＝AB+2BC
若長段所余格數(shù)為奇數(shù)時，如圖３－３（b）所示，可在長段上取所余格數(shù)減１之半得C點，再取所余格數(shù)加１之半得C1點，于是l1＝AB＋BC＋BC1
當(dāng)斷口非常接近試件兩端部，而與其端部的距離等于或小于直徑的兩倍時，需重作試驗．
四、試驗方法和步驟
1.試件準(zhǔn)備
先用游標(biāo)卡尺測量試件中間等直桿兩端及中間這三個橫截面處的直徑：在每一橫截面內(nèi)沿互相垂直方向各測量一次并取平均值。用所測得的三個平均值中zui小的值作為試件的初始直徑d0，并按d0計算試件的初始橫截面面積A0。
再根據(jù)試件的初始直徑d0 計算試件的標(biāo)距l(xiāng)0，并用游標(biāo)卡尺在試件中部等直桿段內(nèi)量取試件標(biāo)距l(xiāng)0，用刻線器將標(biāo)距長度分為十等份。
2.試驗機準(zhǔn)備
熟悉試驗機的操作規(guī)程，估計拉伸試驗所需的zui大載荷，并根據(jù)值選定試驗機的測力度盤（值在測力度盤40% ~ 80%范圍內(nèi)較宜）。調(diào)整測力指針對準(zhǔn)零點，并使從動針與之靠攏，同時調(diào)整好自動繪圖裝置。
3.試件安裝
先將試件安裝在試驗機的夾頭內(nèi)，再移動下夾頭到適當(dāng)位置，并把試件下端夾緊。
4.檢查及試機
請教師檢查以上準(zhǔn)備情況。經(jīng)教師許可后開動試驗機，加少量載荷（勿使應(yīng)力超過比例極限），檢查試驗機和繪圖裝置工作是否正常，然后卸載。
5.進行試驗
開動試驗機以慢速均勻加載，注意觀察測力指針的轉(zhuǎn)動、自動繪圖情況及試件在拉伸過程中的各種現(xiàn)象。
當(dāng)測力指針不動或倒退時，說明材料開始屈服，測力指針停止轉(zhuǎn)動時的恒定值或*次回轉(zhuǎn)的zui小值即屈服載荷。當(dāng)測力指針和從動指針再次分離時，試件開始頸縮，直至zui后被拉斷。測力指針回到零點，而從動指針則指示出zui大載荷 。
關(guān)閉試驗機，取下試件。將斷裂的試件對齊并盡量靠緊，用游標(biāo)卡尺測量斷裂后標(biāo)距段的長度l1及斷口處直徑d1。
6.結(jié)束試驗
從試驗機上取下已繪好的拉伸曲線圖紙，并請教師檢查試驗記錄。
清理試驗現(xiàn)場，將試驗機及有關(guān)工具復(fù)原。
7.注意事項
（1）參看液壓式材料試驗機的注意事項。
（2）試件安裝必須正確，防止試件偏斜`夾入部分過短等現(xiàn)象。
（3）試驗時聽見異常聲音或發(fā)生任何故障，應(yīng)立即停車，并馬上報告試驗指導(dǎo)教師。
五、試驗結(jié)果處理
整理試驗數(shù)據(jù)，按要求填寫試驗報告并寫出結(jié)論。
鑄鐵拉伸試驗步驟與低碳鋼拉伸試驗步驟相同，只記錄zui大載荷并繪出拉伸曲線。
拉伸試驗報告
班級 姓名 學(xué)號
試驗日期 成績
一、試驗?zāi)康?br /> 二、試驗設(shè)備和儀器
三、試驗數(shù)據(jù)記錄和處理
1．試驗前試件尺寸
材 料 | 標(biāo) 距 l0 (mm) | 試件直徑d (mm) | 橫截面 面 積 A0 (mm2) |
截面I | 截面II | 截面III | zui 小 直徑d0 |
dI | dII | dIII |
低碳鋼 | | | | | | |
鑄鐵 | | | | | | |
2 ．試驗數(shù)據(jù)
材 料 | 斷裂后標(biāo)距 l1(mm) | 斷口處直徑d1 (mm) | 斷口處橫截面面積A1 (mm2) |
(1) | (2) | 平 均 |
低碳鋼 | | | | | |
3 ．?dāng)?shù)據(jù)處理
（1）計算屈服極限和強度極限
材料 | 屈服極限(MPa) | 強度極限(MPa) |
低碳鋼 |
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鑄鐵 | |
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（2）計算低碳鋼延伸率和斷面收縮率
（3）繪制P—△l曲線和試件斷口形狀簡圖
