低碳钢和铸铁在拉伸和压缩时的力学性能资料讲解.docx

低碳钢和铸铁在拉伸和 压缩时的力学性能低碳钢和铸铁在拉伸和压缩时的力学性能根据材料在常温，静荷载下拉伸试验所得的伸长率大小，将材料 区分为塑性材料和脆性材料它是由试验来测定的工程上常用的材 料品种很多，下面我们以低碳钢和铸铁为主要代表，分析材料拉伸和 压缩时的力学性能1低碳钢拉伸实验在拉伸实验中，随着载荷的逐渐增大，材料呈现 出不同的力学性能：（1） 弹性阶段在拉伸的初始阶段，0 -曲线为一直线，说明应力与应变成正比， 即 满足胡克定理，此阶段称为线形阶段线性段的最高点则称为材料的 比例极限（° P），线性段的直线斜率即为材料的弹性摸量E线性阶段后，0 -曲线不为直线，应力应变不再成正比，但若在整个 弹性阶段卸载，应力应变曲线会沿原曲线返回，载荷卸到零时，变形 也完全消失卸载后变形能完全消失的应力最大点称为材料的弹性极 限（0 e）,一般对于钢等许多材料，其弹性极限与比例极限非常接 近2） 屈服阶段超过弹性阶段后，应力几乎不变，只是在某一微小范 围内上下波动，而应变却急剧增长，这种现象成为屈服使材料发生 屈服的应力称为屈服应力或屈服极限（° S）当材料屈服时，如果用砂 纸将试件表面打磨，会发现试件表面呈现出与轴线成45°斜纹。

这是 由于试件的45°斜截面上作用有最大切应力，这些斜纹是由于材料沿 最大切应力作用面产生滑移所造成的，故称为滑移线3) 强化阶段经过屈服阶段后，应力应变曲线呈现曲线上升趋势，这说明材料的抗 变形能力又增强了，这种现象称为应变硬化若在此阶段卸载，则卸 载过程的应力应变曲线为一条斜线，其斜率与比例阶段的直线段斜率 大致相等当载荷卸载到零时，变形并未完全消失，应力减小至零时 残留的应变称为塑性应变或残余应变，相应地应力减小至零时消失的 应变称为弹性应变卸载完之后，立即再加载，则加载时的应力应变 关系基本上沿卸载时的直线变化因此，如果将卸载后已有塑性变形 的试样重新进行拉伸实验，其比例极限或弹性极限将得到提高，这一 现象称为冷作硬化在硬化阶段应力应变曲线存在一个最高点，该最高点对应的应力称为 材料的强度极限(° b),强度极限所对应的载荷为试件所能承受的最大 载荷Fb4) 局部变形阶段试样拉伸达到强度极限b之前，在标距范围内的变形是均匀的当应 力增大至强度极限b之后，试样出现局部显著收缩，这一现象称为颈 缩颈缩出现后，使试件继续变形所需载荷减小，故应力应变曲线呈 现下降趋势，直至最后在f点断裂。

试样的断裂位置处于颈缩处，断口形状呈杯状，这说明引起试样破坏的原因不仅有拉应力还有切应力5) 伸长率和断面收缩率试样拉断后，由于保留了塑性变形，标距由原来的 L变为L1用百分比表示的比值5 = ( L1-L) /L*100%称为伸长率试样的塑性变形越大，3也越大因此，伸长率是衡量 材料塑性的指标原始横截面面积为A的试样，拉断后缩颈处的最小横截面面积变为A1，用百分比表示的比值①=(A-A1) /A*100%称为断面收缩率①也是衡量材料塑性的指标所以，低碳钢拉伸破坏变形很大，断口缩颈后，端口有 45度茬口，由于该方向上存在最大剪应力T造成的，属于剪切破坏力2.铸铁拉伸实验铸铁是含碳量大于2.11%并含有较多硅，锰，硫，磷等元素的多元铁基 合 金铸铁具有许多优良的性能及生产简便，成本低廉等优点，因而是 应用最广泛的材料之一铸铁在拉伸时的力学性能明显不同于 低碳 钢，铸铁从开始受力直至断裂，变形始终很小，既不存在屈服阶段， 也无颈缩现象断口垂直于试样轴线，这说明引起试样破坏的原因铸铁拉伸破坏断口与正应力方向垂直说明由拉应力拉断的，属于拉 伸破坏，正应力大于了许用值三、低碳钢和铸铁在拉伸和压缩时力学性质的异同点综述在工程建设中，低碳钢是典型的塑性材料，铸铁是典型的脆性材 料。

塑性材料和脆性材料在力学性能上的主要特征是：塑性材料在断 裂前的变形较大，塑性指标（断后伸长率和断面收缩率）较 高，抗拉 能力较好，其常用的强度指标是屈服强度，一般地说，在拉伸和压缩 时的屈服强度相同：脆性材料在断裂前的保存较小，塑性指标较低， 其强度指标是强度极限，而且其拉伸强度远低于压缩强度但是，材 料不管是塑性的还是脆性的，将随材料所处的温度、应变速率和应力 状态等条件的变化而不同。