*節(jié) 金屬拉伸試驗(yàn)

    一 、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
    1.觀察低碳鋼和鑄鐵在拉伸過(guò)程中的各種現(xiàn)象（包括屈服，強(qiáng)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(cè)定低碳鋼的屈服極限，強(qiáng)度極限，延伸率和截面收縮率。
    3.測(cè)定鑄鐵的強(qiáng)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(diǎn)。
    二 、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器
    1.UH5000系列材料實(shí)驗(yàn)機(jī)
    2.游標(biāo)卡尺
    三 、實(shí)驗(yàn)原理
    為了便于比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB228—76中的有關(guān)規(guī)定,實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)試件)
                   l₀  =5 d₀       (短試件)
    矩形截面試件  l₀ =11.3   (長(zhǎng)試件)
                  l₀ =5.65   (短試件)
    式中: l₀ --試件的初始計(jì)算長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)是測(cè)定金屬材料力學(xué)性能的一個(gè)zui基本的實(shí)驗(yàn)，是了解材料力學(xué)性能zui，zui方便的實(shí)驗(yàn)。本試驗(yàn)主要是測(cè)定低碳鋼和鑄鐵在軸向靜載拉伸過(guò)程中的力學(xué)性能。在試驗(yàn)過(guò)程中，利用實(shí)驗(yàn)機(jī)的自動(dòng)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(shí)，其兩端的夾緊部分在試驗(yàn)機(jī)的夾頭內(nèi)有一定的滑動(dòng)，故繪出的拉伸圖zui初一段是曲線。

  圖3-2試件拉伸圖

    對(duì)于低碳鋼，在確定屈服載荷時(shí)，必須注意觀察試件屈服時(shí)測(cè)力度盤上主動(dòng)針的轉(zhuǎn)動(dòng)情況，規(guī)定主動(dòng)針停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)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(dá)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(xì)，載荷也隨之減小。因此，測(cè)測(cè)力度盤上主動(dòng)針開始回轉(zhuǎn)，而從動(dòng)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(qiáng)度極限為
    試件斷列后，將試件的斷口對(duì)齊，測(cè)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(yàn)前的標(biāo)距和橫截面面積； l₁ , A₁分別為試驗(yàn)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用斷口移中法來(lái)計(jì)算試件拉斷后的標(biāo)距l(xiāng)₁ 。其具體方法是：試驗(yàn)前先在試件的標(biāo)距內(nèi)，用刻線器刻劃等間距的標(biāo)點(diǎn)或圓周11個(gè)，即將標(biāo)距長(zhǎng)度分為10等份。試驗(yàn)后將拉斷的試件斷口對(duì)齊，如圖3—3所示，以斷口O為起點(diǎn)，在長(zhǎng)段上取基本等于短段的格數(shù)得B點(diǎn)．當(dāng)長(zhǎng)段所余格數(shù)為偶數(shù)時(shí)，如圖３―３（a）所示，則取所余格數(shù)的一半得C點(diǎn)，于是l₁＝AB+2BC
    若長(zhǎng)段所余格數(shù)為奇數(shù)時(shí)，如圖３－３（b）所示，可在長(zhǎng)段上取所余格數(shù)減１之半得C點(diǎn)，再取所余格數(shù)加１之半得C₁點(diǎn)，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(shí)，需重作試驗(yàn)．
    四、試驗(yàn)方法和步驟
    1.試件準(zhǔn)備
    先用游標(biāo)卡尺測(cè)量試件中間等直桿兩端及中間這三個(gè)橫截面處的直徑：在每一橫截面內(nèi)沿互相垂直方向各測(cè)量一次并取平均值。用所測(cè)得的三個(gè)平均值中zui小的值作為試件的初始直徑d₀，并按d₀計(jì)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(jì)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(zhǎng)度分為十等份。
    2.試驗(yàn)機(jī)準(zhǔn)備
    熟悉試驗(yàn)機(jī)的操作規(guī)程，估計(jì)拉伸試驗(yàn)所需的zui大載荷，并根據(jù)值選定試驗(yàn)機(jī)的測(cè)力度盤（值在測(cè)力度盤40% ~ 80%范圍內(nèi)較宜）。調(diào)整測(cè)力指針對(duì)準(zhǔn)零點(diǎn)，并使從動(dòng)針與之靠攏，同時(shí)調(diào)整好自動(dòng)繪圖裝置。
    3.試件安裝
    先將試件安裝在試驗(yàn)機(jī)的夾頭內(nèi)，再移動(dòng)下夾頭到適當(dāng)位置，并把試件下端夾緊。
    4.檢查及試機(jī)
    請(qǐng)教師檢查以上準(zhǔn)備情況。經(jīng)教師許可后開動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，加少量載荷（勿使應(yīng)力超過(guò)比例極限），檢查試驗(yàn)機(jī)和繪圖裝置工作是否正常，然后卸載。
    5.進(jìn)行試驗(yàn)
    開動(dòng)試驗(yàn)機(jī)以慢速均勻加載，注意觀察測(cè)力指針的轉(zhuǎn)動(dòng)、自動(dòng)繪圖情況及試件在拉伸過(guò)程中的各種現(xiàn)象。
    當(dāng)測(cè)力指針不動(dòng)或倒退時(shí)，說(shuō)明材料開始屈服，測(cè)力指針停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的恒定值或*次回轉(zhuǎn)的zui小值即屈服載荷。當(dāng)測(cè)力指針和從動(dòng)指針再次分離時(shí)，試件開始頸縮，直至zui后被拉斷。測(cè)力指針回到零點(diǎn)，而從動(dòng)指針則指示出zui大載荷  。
    關(guān)閉試驗(yàn)機(jī)，取下試件。將斷裂的試件對(duì)齊并盡量靠緊，用游標(biāo)卡尺測(cè)量斷裂后標(biāo)距段的長(zhǎng)度l₁及斷口處直徑d₁。
    6.結(jié)束試驗(yàn)
    從試驗(yàn)機(jī)上取下已繪好的拉伸曲線圖紙，并請(qǐng)教師檢查試驗(yàn)記錄。
    清理試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，將試驗(yàn)機(jī)及有關(guān)工具復(fù)原。
    7.注意事項(xiàng)
   （1）參看液壓式材料試驗(yàn)機(jī)的注意事項(xiàng)。
   （2）試件安裝必須正確，防止試件偏斜`夾入部分過(guò)短等現(xiàn)象。
   （3）試驗(yàn)時(shí)聽見異常聲音或發(fā)生任何故障，應(yīng)立即停車，并馬上報(bào)告試驗(yàn)指導(dǎo)教師。
    五、試驗(yàn)結(jié)果處理
    整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，按要求填寫試驗(yàn)報(bào)告并寫出結(jié)論。
    鑄鐵拉伸試驗(yàn)步驟與低碳鋼拉伸試驗(yàn)步驟相同，只記錄zui大載荷并繪出拉伸曲線。

拉伸試驗(yàn)報(bào)告

班級(jí)            姓名             學(xué)號(hào)               
試驗(yàn)日期                        成績(jī)                

    一、試驗(yàn)?zāi)康?br />    二、試驗(yàn)設(shè)備和儀器
    三、試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理
    1．試驗(yàn)前試件尺寸

    2 ．試驗(yàn)數(shù)據(jù)

    3 ．?dāng)?shù)據(jù)處理
   （1）計(jì)算屈服極限和強(qiáng)度極限

    （2）計(jì)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(jiǎn)圖