低碳钢拉伸实验报告..docx

低碳钢拉伸试验报告材科 1002 班 任惠 41030096一、试验目的1、测定低碳钢在退火、正火和淬火三种不同热处理状态下的强度与塑性性能2、测定低碳钢的应变硬化指数和应变硬化系数二、试验原理和要求原理：低碳钢材料的机械性能指标是由拉伸破坏试验来确定的，拉伸过程有弹性变形、塑性变形和断 裂三个阶段 通过拉伸试验， 可以确定材料的屈服强度、 抗拉强度、 断后伸长率、 断面收缩率等性能指标 而且可以通过 Hollomon 公式计算出材料的应变硬化系数与应变硬化指数要求：按照相关国标标准（GB/T228-2002：金属材料室温拉伸试验方法）要求完成试验测量工作三、试验材料与试样试验材料：退火低碳钢、正火低碳钢、淬火低碳钢的 R4 标准试样各一个试样规格尺寸及公差要求如表 1、表 2 所示；试样示意图如图 1 所示：图 1 低碳钢拉伸试样示意图- 1 -原始标距 Lo 50 mm表 1 R4 试样的规格尺寸平行长度 Lc 截面原始直径 d 过渡弧半径 r60 mm 10 mm 8 mm表 2 R4 试样的横向尺寸公差尺寸公差 形状公差±0.07 mm 0.04 mm头部直径 d’20 mm四、试验测试内容与相关的测量工具、仪器、设备1.试验测试内容(1) 直接测量的物理量：试样的原始标距L0 、断后标距 Lu 、原始直径 d0 、断后直径 du。

2) 连续测量加载过程中的载荷 P 和试样的伸长量 ΔL=L-L0 数据 （由万能材料试验机给出应力-应变曲线）2.测量工具、仪器、设备(1) 万能材料试验机其主要技术规格及参数如下：a. 最大试验力： 200 kNb. 试验力准确度：优于示值的 0.5%c. 力值测量范围：最大试验力的 0.4%-100%d. 变形测量准确度：在引伸计满量程的 2%-100%范围内优于示值的 1%e. 横梁位移测量：分辨率的 0.001mmf. 横梁速度范围： 0.005mm/min -500mm/min，无级，任意设定g. 夹具形式：标准楔形拉伸附具、压缩附具、弯曲附具(2) 游标卡尺：精确度 0.02 mm(3) 载荷传感器： 0.5 级，是指载荷传感器示值的最大相对误差为±0.5%(4) 引伸计：标距为 50 mm，0.5 级， 0.5 级引伸计的标距相对误差为±0.5%(5) 划线器：标记应准确到±1%注： 低碳钢淬火后抗拉强度可达 600MPa，而试样直径为 10 mm，故最大试验力为： 600 MPa×π(10 mm/2)2=47.1 kN<200 kN， 因此试验机加载能力满足要求五、试验步骤1 ．拿到试样，给试样标号： 1 号、 2 号和 3 号； 2．用游标卡尺分别测量三个样品的两端和中间这三个位置上相互垂直方向的直径 d0 ，记录数据，并对照 R4 标准试样的横向尺寸公差和形状公差，看试样是否满足要求，若不符合，则换一个试样重新测量； 3．用划线器在试样上标记试样的原始标距 L0 ，标记 4 条线，线和线之间的距离是 10mm+40mm+10mm； 4．将引伸计固定在试样的标距之间，同时将试样安装卡紧至拉伸试验机的夹头之间，试验中用引伸计检 测试样的变形量，载荷传感器固定安置于试验机的下横梁和下夹头之间； 5．设置试验参数，第一步，设置实验类型为拉伸试验，第二步，将载荷与位移的数值清零，第三步，选 择等位移的控制方法，设置试验机的拉伸速率为6 mm/min[1] ，第四步，点击“实验开始”按钮，启动测试 过程，计算机自动绘制出载荷-位移曲线，当曲线趋于平缓时，摘除引伸计； 6．继续拉伸试验，观察试样出现颈缩直至断裂，试验机自动停止，从试验机的夹头之间取下试样，观察 断口形貌；7．再用游标卡尺测量断后标距 Lu[2]和颈缩处最小直径 du[3]；8 ．重复以上步骤，测量不同热处理状态的试样；9 ．根据测试结果，处理数据。

2 -注： [1]国标规定， 试样平行长度的屈服期间应变速率应在 0.00025/s~0.0025/s，因为试样平行长度为 60 mm，60 mm×0.00025/s×60 s=0.9 mm/min ，60 mm×0.0025 /s×60 s=9 mm/min，即试样被拉伸的速度范围是 0.9 mm/min~9 mm/min，因此设 定试验机的拉伸速率为 6 mm/min 符合要求[2]要求断后标距的测量工具分辨率要优于 0.1 mm，准确到±0.25 mm，因此可以用精度为 0.02mm 的游标卡尺测量多组 数据，求均值和方差[3]要求断裂后最小横截面积的测定应准确到±2%，因此可以测量多组数据求方差六、实验数据1.试样原始尺寸测量表 3 试样原始尺寸测量记录表试样的原始直径 d0/mm原始 试样原试样标距 上端测量 中端测量 下端测量 始面积标号L /mm S /mm20 一次 二次 平均值 一次 二次 平均值 一次 二次 平均值 01 50.0 9.92 9.94 9.93 9.94 9.94 9.94 9.94 9.94 9.94 77.442 50.0 9.86 9.92 9.89 9.90 9.92 9.91 9.90 9.92 9.91 76.823 50.0 9.90 9.90 9.90 9.90 9.90 9.90 9.90 9.90 9.90 76.98根据规定， R4 试样的原始直径d0 应该满足尺寸公差要求 9.93mm≤d0≤10.07mm，但是由测量结果可以 看出 1、2、3 号试样均不满足此要求。

但是三个试样的最大直径和最小直径之差均没有超过 0.04mm，满足 R4 试样的形状公差要求其中试样原始横截面积S 1 d 2 ，d0 取的是上端、中端和下端测量平均值0 4 0中的最小值2.试样断后尺寸测量表 4 试样断后尺寸测量记录表- 3 -试样标号123其中，测量内容L /mmudu/mmL /mmudu/mmL /mmudu/mm断后标距断后直径断后标距断后直径断后标距断后直径1S d 2u 4 u68.645.9068.505.6669.305.925.50断后测量值68.6468.525.945.9068.685.6469.245.925.4268.665.92平均值68.615.6569.275.925.46断后横截面 积 Su/mm225.0727.5323.41(1) 1 号试样测量六组断后标距，故- 4 -L u68.64 68.612 68.50 68.612 68.52 68.612 68.64 68.612 68.68 68.612 68.66 68.612 6 1=0.077mm<0.25mm因此测量的断后标距符合国标精度要求。

2) 2 号试样测量六组断后直径，因此5.90 5.92 2 5.92 5.92 2 5.94 5.92 2 5.90 5.92 2 5.92 5.92 2 5.92 5.92 2 d u 6 1=0.015mm<0.02mm由于 Δdu 的值小于游标卡尺的测量精度，而断后直径是由游标卡尺测得的，因此Δdu 至少要大于 0.02mm故， d 0.0152 0.022 0.025mm ， u 0.42% 1%d 0.025u d 5.92u因此测量的断后直径符合国标精度要求3) 3 号试样由于断口处离试样一端太近， 其塑性变形范围已经超过标距线， 因而无法得到其断后伸长率 A， 故其断后标距不用测量3.由拉伸试验机得到的数据表 5 由试验机得到的 1 、2 和 3 号试样实验数据抗拉强度 Rm/MPa试样标号123屈服强度 ReL 或 Rp0.2/MPa修约后 430 445570修约后 270 285380修约前 429.3925 446.2546568.3383修约前267.973287.289381.54231、2 和 3 号试样的应力应变曲线如图 2 的(a)、(b)和(c)所示。

其中由于 3 号试样的应力应变曲线的屈服阶段不明显，故采用规定非比例延伸强度Rp0.2 来表征强度性能。