金属材料常规力学性能相关实验.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,08 十一月 2026,金属材料常规力学性能相关实验,实验任务,1.测定拉伸时低碳钢的 、；铸铁的 ;测定压缩时铸铁的 和低碳钢的 。,2.测定扭转时低碳钢的 、;测定扭转时铸铁的,实验要求,1.初步掌握金属材料机械性能的测试方法。,2.观察、比较、总结低碳钢与铸铁材料力学性能 的特点与差别。,教学重点：比较低碳钢与铸铁的力学性能。,教学难点：,低碳钢扭转屈服极限及强度极限。,实验设备：,1.游标卡尺；,2.金属拉伸试样标距仪；,3.,万能材料试验机,;,4.,扭转试验机。,实验原理,低碳钢拉伸：,低碳钢拉伸分为四个阶段：,即弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩,阶段。,强度指标有：,屈服极限：（名义应力）,强度极限：,（名义应力）,塑性指标有：,断面延伸率：,断面收缩率：,为塑性材料,为脆性材料,测量时，请注意断口移中的问题。,铸铁的拉伸：,铸铁拉伸没有屈服极限，只有唯一指标是,强度极限：,低碳钢的压缩：,低碳钢的压缩与拉伸类似，只是没有强度,极限，只有屈服极限：,铸铁的压缩：,铸铁的压缩只有强度极限：,低碳钢扭转：,扭矩T和扭转角之间的关系曲线如下图,所示：它与拉伸图相似，曲线上的OA段,为直线，表示与T成正比，材料服从虎克定,律。,T,0,T,T=T,S,d,T,T,T,T,T,T,S,T,对于强度极限也可以推出,低碳钢扭转试样的断口为平断口，由于低碳钢抗拉能力强，抗剪能力差，,故从横断面剪断。,铸铁扭转：,铸铁抗剪能力强，抗,拉能力差，由于 ，,故沿着 方向成45,方向的螺旋线拉断。,T,0,实验步骤,拉、压实验：,1.测定试样直径：,拉伸时取试样三个截面（两端及中间），在相,互垂直两个方向各测量一次直径，取其算术平,均值表示该处直径，取三次算术平均值中的最,小值作为试样计算直径。,压缩时，在试样的长度中央取一处予以测量，在相互垂直两个方向各测量一次直径，取其算术平均值作为试样的计算直径。,2.将试样放在金属拉伸试样标距仪上打标记每mm打一个标记，共打个标记。,3.选择测力范围：,万能材料试验机共有、,N,三个读盘。根据附录查得低碳钢（级）的强度极限为,a、灰口铸铁的压缩强度极限为,a。试样横截面面积约为.mm,由 ，可估算出拉伸试验最大载荷在,之间；压缩试验最大载荷在,之间。因此，做拉伸试验时选择的读数盘，做压缩试验时选择的读数盘。并在摆杆上配置相应的摆锤使与所选用的测力度盘相匹配。,装好绘图仪：,选择合适的绘图比例，将记录笔装在笔架上，记录纸卷于卷纸筒上。,5.指针调零：,先开动油泵电动机，打开送油阀，将活动平台上升起少许，然后关闭油阀。,转动摆杆上的平衡铊，使摆杆保持铅垂位置。,再转动水平齿杆，使指针对准“零”点。,6.安装试样：,拉伸时先将试样安装在试验机的上夹头内，此时下夹头不得夹住试样，再开动下夹头升降电动机，调整下夹头位置，把试样夹紧。,压缩时，将试样置于试验机的活动平台球形承垫的中心位置上。,7.进行试验：,控制试验机进油阀，用适当的速度对试样加力。注意观察测力指针的转动，自动绘图的情况和相应的实验现象。,读取屈服荷载,和极限荷载,b,。,试验结束后，取下试样，观察断口形状。,低碳钢拉伸断口形状为杯锥状，在拉伸,试样断口的边缘部分基本上与轴线成方向，这显然是由剪应力引起的破坏,断口中心部分与轴线垂直，这显然是由三,向拉应力引起的破坏。,铸铁的拉伸断口形式与轴线垂直的平断,口，这是由于铸铁的抗拉能力最差，是由,拉应力引起的破坏。,低碳钢压缩成鼓形。由于低碳钢压缩时会产生很大的横向变形，但由于试样两端面与试验机支承垫板间存在磨擦力，约束了这种横向变形，故试样出现显著的鼓胀。,铸铁的压缩断口与轴线大约成,的方向上发生破裂。这是由于脆性材料的抗剪强度低于抗压强度，从而使试样被剪断。,和d,的测定：把两节试样对接好后，量取其长度与直径。,测定试样直径：,取试样三个截面（两端及中间），在相互垂直两个方向各测量一次直径，取其算术平均值表示该处直径，取三次算术平均值中的最小值作为计算直径。,扭转实验步骤,.选择测力范围:,型扭转试验机共有m、m、m、m四个读数盘。由实验原理的单元体可知，在方向上的拉应力最大。且 ，在书上查不到最大剪应力，就查最大拉应力即可。根据附录查得低碳钢（级）的强度极限为375a。试样的抗扭截面模量为.mm,。由 ，可估算出扭转试验最大载荷为8.5121m。考虑到试样材料的不均匀性，选择m的读数盘，并把量程选择手轮转到m上。,装好自动绘图器的笔和纸，打开绘图器。,安装试样：,先将试样一端装在固定夹头中，（在装试样时，请注意试样对中的问题。试样如不对中，则试样受力后，不但受到扭转的力，而且还会受到弯曲的力。因此，在装试样时，必须对中。使夹头中的两个四方垫块左右对中，使试样上、下空隙相等即可。）再使加载机构作水平移动，使试样另一端插入加载夹头中，由于试样夹持部分是由两个平面组成，若与加载夹头的两个平面没有对好，即可调节测速电位器，使加载夹头的两个平面与试样的两个平面对好。先紧固定夹头，再紧加载夹头。,5.调节测量转速装置指零点。,6.根据试样要求选定加载方向，调节测速电位器进行加载。读取相关读数。,7.试验结束后，取下试样，观察断口形状。,低碳钢扭转破坏断口为与轴线垂直的,平断口。因为低碳钢的抗扭强度小于抗,拉强度，所以沿其横截面被剪断。它是,由剪应力而引起的破坏。,铸铁的扭转破坏断口为沿其方,向成一螺旋面。因为铸铁的抗拉强度小,于抗扭强度，故沿其方向被拉断。,它是由拉应力引起的破坏,。,结果整理（按表进行修约）,低碳钢拉伸：,强度指标：,屈服极限：,强度极限：,塑性指标：,断面延伸率：,断面收缩率：,铸铁拉伸：,强度极限：,低碳钢压缩：,屈服极限：,铸铁的压缩：,强度极限：,低碳钢扭转：,屈服极限：,强度极限：,铸铁的扭转：,强度极限：,