实验1-金属材料的拉伸实验

一、试验目的

1．测定低碳钢（Q235 钢）的强度性能指标：上屈服强度（），下屈服强度（）和抗拉强度（）。

2．测定低碳钢（Q235 钢）的塑性性能指标：断后伸长率（）和断面收缩率（）。

3．测定灰铸铁（HT250）的强度性能指标：抗拉强度（）。

4．观察、比较低碳钢（Q235 钢）和铸铁两种材料的力学性能、拉伸过程及破坏现象。 

5. 学习试验机的使用方法。

二、设备和仪器

1．WES-600S型电液式万能试验机。

2．游标卡尺。

三、试样

国标GB/T228-2002采用直径d0=10mm（名义尺寸）的圆形截面长比例试样。

四、实验原理

1）低碳钢（Q235 钢）的拉伸实验

将试样安装在试验机的上下夹头中，连接试验机和微机的数据线，启动试验机对试样加载，微机自动绘制出载荷位移曲线。观察试样的受力、变形直至破坏的全过程。

屈服阶段反映在曲线图上为一水平波动线。上屈服力是试样发生屈服而载荷首次下降前的最大载荷。下屈服力是试样在屈服期间去除初始瞬时效应（载荷第一次急剧下降）后波动最低点所对应的载荷。最大力是试样在屈服阶段之后所能承受的最大载荷。相应的强度指标由以下公式计算：

上屈服强度（） ：                              （1-1）

下屈服强度（）：                               (1-2 )

抗拉强度（）：                                   （1-3）

测量断后的标距部分长度和颈缩处最小直径du，按以下两式计算其主要塑性指标：

断后伸长率（）：

                           （1-4）

式中为试样原始标距长度，为试样断后的标距部分长度。

断面收缩率（）：

图1-2  移位法测定断后标距

                 （1-5）

式中和分别是原始横截面积和断后最小横截面积。

移位法（亦称为补偿法）测定断后的标距部分长度。

在长段上从断口O点起取长度基本上等于短段格数的一段得B点，再由B点起取等于长段所余格数（偶数）之半得C点（见图1-3a）；或取所余格数（奇数）减1与加1之半得C与C1点（见图1-3b）；移位后的L1分别为：AO+OB+2BC或者AO+OB+BC+BC1 。

2）铸铁的拉伸实验

铸铁拉伸时没有屈服阶段，断口为平端口，只能测得其抗拉强度。据试样所能承受的最大力值Fb，计算铸铁抗拉强度（）：      

                            （1-6）

五、实验步骤

1．测量试样尺寸

（1）划线。在试样两端划细线标志标距。

（2）直径。在试样标距两端和中间三个截面上测量直径，每个截面在相互垂直方向各测量一次，取其平均值。用三个平均值中最小值计算试样横截面面积，数据列表记录。

（3）标距长度。量取标距计算长度。

2．开机

打开试验机及计算机系统电源。

3．实验参数设置

按实验要术，通过试验机操作软件设量试样尺寸等实验参数。

    4．测试

    通过试验机操作软件控制横梁移动对试样进行加载，开始实验。实验过程中注意曲线及数字显示窗口的变化。实验结束后，应及时记求并保存实验数据。

    5．实验数据分析及输出

    根据实验要求，对实验数据进行分析，通过打印机输出实验结果及曲线。

    6．断后试样观察及测量

    取下试样，注意观察试样的断口。根据实验要求测量试样的延伸率及断面收缩率

    7．关机

    关闭试验机和计算机系统电源。清理实验现场．将相关仪器还原。

六、实验结果处理

1．实验原始数据记录参考表1-1和表1-2填写。

表1-1 试样原始尺寸

断后标距

低碳钢

据曲线（拉伸图）和试样屈服后所承受的最大力值Fb计算力轴（轴）每毫米代表的力值，进而确定上屈服力和下屈服力的大小。按公式（1-1）~（1-3）计算上屈服强度、下屈服强度和抗拉强度。按公式（1-4）和（1-5）计算断后伸长率和断面收缩率。

铸铁

据试样所承受的最大力值Fb，按公式（1-6）计算抗拉强度。

七、实验报告要求

1. 包括实验目的，设备名称、型号，实验原始数据记录（列表表示）与实验数据处理，分析讨论。

2. 画出试样断裂后形状示意图（可画在数据记录和处理栏内）。用移位法测定断后收缩率的测量和计算过程应图示说明。

3. 试验机自动绘制的图附于实验报告内。

八、思考题

1.拉伸实验可以测定哪些力学性能？

2.Q235钢的拉伸过程的四个阶段？

3.铸铁试样拉伸，断口为何是平截面？