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详解应用万能材料试验机对金属材料做拉伸试验

详解应用万能材料试验机对金属材料做拉伸试验

拉伸实验是材料力学实验中最重要的实验之一。任何一种材料受力后都要产生变形,变形到一定程度就可能发生断裂破坏。材料在受力——变形——断裂的这一破坏过程中,不仅有一定的变形能力,而且对变形和断裂有一定的抵抗能力,这些能力称为材料的力学机械性能。通过拉伸实验,可以确定材料的许多重要而又最基本的力学机械性能。例如:弹性模量E、比例极限Rp、上和下屈服强度ReH和ReL、强度极限Rm、延伸率A、收缩率Z。除此而外,通过拉伸实验的结果,往往还可以大致判定某种其它机械性能,如硬度等。

我们以两种材料——低碳钢,铸铁做拉伸试验,以便对于塑性材料和脆性材料的力学机械性能进行比较。

这个实验是研究材料在静载和常温条件下的拉断过程。利用电子万能材料试验机自动绘出的载荷——变形图,及试验前后试件的尺寸来确定其机械性能。

1.1,10倍试件;

圆形截面时,L0=10d0 矩形截面时,L0=11.3

1.2,5倍试件

圆形截面时,L0=5d 矩形截面时, L0=5.65 =

d0——试验前试件计算部分的直径;

S0——试验前试件计算部分断面面积。

此外,试件的表面要求一定的光洁度。光洁度对屈服点有影响。因此,试件表面不应有刻痕、切口、翘曲及淬火裂纹痕迹等。

1.3拉伸实验

2.1,研究低碳钢、铸铁的应力——应变曲线拉伸图。

2.2,确定低碳钢在拉伸时的机械性能(比例极限Rp、下屈服强度ReL、强度极限Rm、延伸率A、断面收缩率Z等等)。

2.3,确定铸铁在拉伸时的力学机械性能。

三、实验所用的设备、仪器和工具

3.1,Zwick电子万能材料试验机 一台

3.2,游标卡尺 一支

3.3,记号笔 一支

3.4,低碳钢、铸铁试件 各一个

在试件中间等粗的细长部分内,量取计算长度L0(按10倍或5倍试件确定)。然后用刻线机(记号笔等)把计算长度L0分成若干等分(通常是以5mm或10mm为一等分)。以便当试件断裂不在中间时进行换算,从而求得比较正确的延伸率。但刻线时,应尽量轻微。

建议使用下列表格表1.3。

表1.3 拉伸试件原始尺寸数据记录

材料

标距L0

(mm)

直径d0(mm)

横截面

面积S0 (mm)

截面I

截面II

截面III

1

2

平均

1

2

平均

1

2

平均

低碳钢

100

10.00

10.02

10.01

9.98

10.00

9.99

10.00

10.00

10.00

78.54

铸 铁

60

10.02

10.00

10.01

10.00

10.00

10.00

10.02

10.02

10.02

78.70

打开主机电源

静候数秒,以待机器系统检测

打开TestXpert测试软件,选取相应测试程序 (或直接在电脑桌面上双击程序图标)

按主机“ON”按钮,以使主机与程序相连

顺利后,点击“LE”图标以使夹具恢复到设定值

用游标卡尺测量试样尺寸,并输入

摆放试样于试样台,用夹具夹持试样一端

点击“清零”图标,使力值清零

用夹具夹持试样另一端

点击“Start”图标,开始测试

弹出试样尺寸确认框,输入试样尺寸,点击“OK”

测试终止后,取出试样

按“LE”按钮,使横梁自动恢复到初始位置,程序自动计算测试结果并作出图表

将断裂后试样尺寸输入

点击“Print Protocol”图标,打印测试报告

保存测试结果文件,另存为*.zse格式的文件

退出程序

关闭主机电源,清理工作台

随时注意观察试件在拉伸过程中的形状变化和应力——应变曲线的变化情况。

5.1,当试件拉伸过程中,当应力——应变曲线出现平台时载荷即到达屈服阶段,在试件表面可能出现契尔诺夫滑移线。

5.2,过了屈服阶段后,观察冷作硬化现象。

5.3,当载荷到达最大值(Fm)时,曲线开始回落下降,密切注意试件形状的变化,此时可看到颈缩现象。

5.4,试件拉断后,立即停机存盘。打印出所得的拉伸图,取下试件并量度此时的断后标距长度Lu(如果试件是断在计算长度之外的作废)和颈缩处的最小直径du。量度时将试件的两半接在一起,使其尽量紧贴。

6.1,对拉伸曲线的修正。

拉伸曲线得到后,往往在开始处形成如图3.3中所示的不规则的曲线。这是由于试验开始时,握紧器、夹具和试件之间尚未紧密相接。并非完全由于试件变形所致。因此对此曲线要进行修正,即将拉伸图直线部分往下延长,它与横坐标相交,交点即为原点

下屈服点 ReL=强度极限 Rm= F/S

试件拉断后的残余变形在整个长度的分布是非均匀的。在颈缩部分大,而非颈缩部分残余变形小一些。

由此看出,断在中间时,试件残余变形最大,延伸率也最大。为了对同一种材料只得出一个相对稳定的值,不因断裂的位置而异,可以将试验所得到的残余变形换算成相当于试件在中间断裂时的“标准数值”此方法叫“断处移中法”。 其延伸率应换算为

A= (S0-Su)/100%

Z= (m+2n-L0)/L0×100%

Su——颈缩处的最小面积。

R m= L0/d0

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