一、实验目的

1．学习全数字化电子万能材料试验机的操作方法。

2．测定低碳钢拉伸时的屈服强度s_s、抗拉强度s_b、断后伸长率d、断面收缩率y。

3．测定铸铁的抗拉强度s_b。

4．观察低碳钢、铸铁在拉伸过程中的各种现象，并比较两种材料拉伸时力学性能。

二、实验设备

1．电子万能材料试验机

2．计算机

3．游标卡尺

三、实验原理

    拉伸实验是材料力学性能实验中最基本最重要的实验，是工程上广泛使用的测定力学性能的方法之一，可用以测定材料的屈服强度s_s、抗拉强度s_b、断后伸长率d、断面收缩率y等力学性能，这些力学性能指标都是工程设计的重要依据。

    由于试样的形状和尺寸对实验结果有一定影响，为消除试件形状、尺寸对试验结果的影响，同时为了便于对各种材料的力学性能进行比较，试验前应按国家标准规定，将材料加工成标准试样，对于金属材料，通常采用圆柱形试样，如图所示。在试件等直部分的中段取一长为L₀的部分称作标距，此段用来测量拉伸变形，两端较粗部分称作头部，是为装入试验机夹头中传递拉力用。

根据国家标准，拉伸试件分为比例试件及非比例试件。比例试件的横截面A₀和标距L₀有下列关系:

L₀= k A₀^1/2 

k值通常取5.65和11.3，因此直径为d₀的圆试件其标距L₀与d₀关系相应为L₀=5d₀和L₀=10d₀，分别称为短试样和长试样。

试验时，利用试验机的测量系统可绘出低碳钢拉伸曲线和铸铁拉伸曲线。对于低碳钢，拉伸曲线在屈服阶段常呈水平锯齿状，上屈服点影响因素较多而不稳定，一般常用较稳定的下屈服点B对应的载荷作屈服载荷F_s。到达屈服点以后，变形较明显。试件在到达最大载荷F_b以前，变形是均匀的。从最大载荷D点处开始，在试件局部区段，迅速伸长，并出现颈缩。之后，由于局部部位直径减少，拉伸所需载荷也相应减小，直到E点断裂，最大载荷可从拉伸曲线上读到。断面呈凹凸状。

铸铁试件拉伸变形极小，试件在达到最大载荷时即突然断裂，其抗拉强度远小于低碳钢的s_b，断面是平整的。

四、实验步骤

1.   试件准备：取标准试件，用刻线机划出标距，用游标卡尺测量原始标距长度、标距两端及中间位置三处的试件直径尺寸，每处测取相互垂直方向的两数值，取平均值作为该处直径值，最后以三处直径中最小者计算试件横截面积。

2.   安装试件：将试样装在上夹头中，用控制盒调节下夹头位置使试样夹持部分进入下夹头，然后拧紧。

3.    进行实验：双击计算机屏幕上的试验机图标，启动主程序，点击“系统配置”→“运行参数”，调节横坐标为50mm。点击通讯→联机。负荷清零、位移清零。点击“RUN”开始试验。仔细观察拉伸过程中试件的变形情况及特点。

4.    听到断裂声音后，操作控制盒上升取出试样。第一根试样做完后，不要保存，直接装夹第二根试样，清零后运行。两个试样均做完后保存数据。

5.  调出所存数据，点击“打印”→打印一组曲线。点击读点图标，记录低碳钢的屈服力、最大力和铸铁的最大力。

6.    测量低碳钢拉断后的标距长度和最小横截面直径（互相垂直方向各一次，取平均值）。

7.   试验完成后，关闭程序。     

五、实验结果的处理

1.计算材料的力学性能指标：s_s、s_b、d、y

2.填写试验报告：将各有关数据填入试验报告中，并按要求进行分析讨论。

六、分析讨论题

1.   比较低碳钢、铸铁拉伸时力学性能、断口破坏形式有何不同，并分析其破坏原因。

2.   材料相同、直径相等的长试样和短试样，其断后伸长率是否相同？试说明原因。

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