實訓(xùn)任務(wù)名稱：低碳鋼強度.塑性的測定

課程金屬材料基礎(chǔ)_____________________________________________________

情境模塊一走進材料項目1金屬材料的性能與檢測____________________

課時：地點：

一、實訓(xùn)任務(wù)及目的介紹

實訓(xùn)任務(wù):

通過教師講解、現(xiàn)場操作演示、閱讀實踐與訓(xùn)練工作頁等學(xué)習(xí)，掌握通過

拉伸試驗測定低碳鋼強度、塑性的方法，規(guī)范操作養(yǎng)成良好職.業(yè)習(xí)慣

實訓(xùn)目的

觀察拉伸過程中的各種現(xiàn)象（屈服、強化、縮頸、斷裂）。

測定低碳鋼的下屈服強度Rei、抗拉強度Rm、延伸率A和斷面收縮率Z。

二、相關(guān)理論知識

低碳鋼材料的強度指標(biāo)：屈服強度Re/、抗拉強度Rm和塑性性能指標(biāo)：延

伸率A和斷面收縮率乙是由拉伸試驗驗來確定的。

1.強度性能指標(biāo)測定

（1）屈服極限Re/：試樣在拉伸過程中載荷不增加而試樣仍能繼續(xù)產(chǎn)生變形時

的載荷（即屈服載荷）丹除以原始橫截面面積S”所得的應(yīng)力值：=

（2）強度極限Rm：試樣拉斷前所承受的最大載荷Fm除以原始橫截面面積S。

所得應(yīng)力值：1=勺。

低碳鋼是具有明顯屈服現(xiàn)象的塑性材料，在均勻緩慢的加載過程中，當(dāng)萬能

試驗機測力盤上的主動指針發(fā)生回轉(zhuǎn)時所指示的最小載荷（下屈服載荷）即為

屈服載荷Fso

朔柢枇“+匕廣、而^試樣超過屈服載荷后，再繼續(xù)緩慢加載直至試樣被

Q2.塑性性目匕指標(biāo)測ZE

拉斷，萬能試驗機的從動指針?biāo)甘镜淖畲筝d荷即為極

限載荷Fmo

當(dāng)載荷達到最大載荷后，主動指針將緩慢退回，此時可以看到，在試樣的

某一部位局部變形加快，出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象，隨后試樣很快被拉斷。

試驗時，利用試驗機的自動繪圖裝置可以繪制出F卜

低碳鋼的拉伸曲線（見圖示）。Oe段為彈性階段載荷；:

與變形成正比，ss'段為屈服階段，段為強化階段，

b點出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，即試樣局部截面明顯縮小試樣承1/

載能力降低，拉伸力達到最大值，bk段為頸縮階段，°

至k點試件被拉斷。

屈服階段（ss'）常成鋸齒形。上屈服點s'受變形速度和試件形式等的影響

較大，而下屈服點s則比較穩(wěn)定，故工程上均以s點對應(yīng)的載荷作為材料屈服

時的載荷Fs。確定Fs時，必須注意觀察指針轉(zhuǎn)動情況。當(dāng)測力指針由開始加載

時的勻速轉(zhuǎn)動變?yōu)椴粍踊驍[動、倒退時，說明材料發(fā)生流動。一般規(guī)定測力主

針第一次回轉(zhuǎn)后所指示的最小載荷即為屈服載荷FSo

試件拉伸達到最大載荷％開始產(chǎn)生局部伸長和頸縮。頸縮出現(xiàn)后，截面面

積迅速縮小，繼續(xù)拉伸所需的載荷也變小了，直至k點斷裂為止。當(dāng)達到最大

載荷Fm時，測力主針開始后退而副指針則停留在載荷最大值的刻度上，此值為

最大載荷Fm。

斷后伸長率4拉斷后的試樣標(biāo)距部分增加的長度與原始標(biāo)距長度的百分

比，即A=S*X100%（式中/。一試件原始標(biāo)距，為50mm,乙一試件拉斷后標(biāo)

距長度）。

試樣的塑性變形集中產(chǎn)生在頸縮處，并向兩邊逐漸減小。因此，斷口的位

置不同，標(biāo)距/部分的塑性伸長也不同，斷口的位置對所測得的伸長率有影響。

為了避免這種影響，國家標(biāo)準(zhǔn)GB228-87對人的測定作了如下規(guī)定。試驗

前，將試樣的標(biāo)距分成十等分。若斷口到鄰近標(biāo)距端的距離大于〃3,則可直接

測量標(biāo)距兩端點之間的距離作為乙o若斷口到鄰近標(biāo)距端的距離小于或等于

//3,則應(yīng)采用移位法（亦稱為補償法或斷口移中法）測定：在長段上從斷口。

點起，取長度基本上等于短段格數(shù)的一段，得到3點，再由3點起，取等于長

段剩余格數(shù)（偶數(shù)）的一半得到C點（見圖1（a））；或取剩余格數(shù)（奇數(shù)）減

1與加1的一半分別得到c點與G點（見圖1-12（b））0移位后的人分別為：

乙=茄+而+2近或4=而+而+元+國。

測量時，兩段在斷口處應(yīng)緊密對接，盡量使兩段的軸線在一條直線上。若在斷

口處形成縫隙，則此縫隙應(yīng)計入6內(nèi)。如果斷口在標(biāo)距以外，或者雖在標(biāo)距之

內(nèi)，但距標(biāo)距端點的距離小于2”,則試驗無效。

人（實際的）八（實際的）

A（移位后的）//移位后的）

圖1測乙的斷口移中法

為了測定低碳鋼的斷面收縮率，試件拉斷后，在斷口處兩端沿互相垂直的方向

各測一次直徑，取平均值4計算斷口處橫截面面積，再按下式計算面積收縮率:

Z=空上xlOO%（式中A。一試件原始橫截面面積Ai一試件拉斷后斷口處最小

面積）。

三、實訓(xùn)項目操作

1、試驗準(zhǔn)備

（1）試件準(zhǔn)備:按GB/T288-2002的相關(guān)規(guī)定選用圓形標(biāo)準(zhǔn)試件,直徑取do=10mm,

標(biāo)距長度取/o=50mm,在試樣上刻劃出試樣標(biāo)距，記錄試件原始直徑及原始標(biāo)距

長度。

（2）試驗設(shè)備準(zhǔn)備：根據(jù)低碳鋼的抗拉強度和原始橫截面面積估算試件的最大

載荷，配置相應(yīng)的擺錘，選擇合適的測力度盤。開動試驗機，使工作臺上升10mm

左右，以消除工作臺系統(tǒng)自重的影響。調(diào)整主動指針對準(zhǔn)零點，從動指針與主

動指針靠攏，調(diào)整好自動繪圖裝置。將試件裝夾在上夾頭內(nèi)，再將下夾頭移動

到合適的夾持位置，最后夾緊試件下端。

2、試車：

開動試驗機，預(yù)加少量載荷（載荷對應(yīng)的應(yīng)力不能超過材料的比例極限），然后

卸載到零，以檢查試驗機工作是否正常。

3、觀察記錄：在拉伸過程中觀察試樣的變化、并及時準(zhǔn)確記錄屈服載荷Fs和拉

斷前最大載荷K

4、停機測量：試件拉斷后停機，取下試件，測量試樣拉斷處直徑山及拉斷后

的標(biāo)距長度7..

5、實驗紀(jì)錄及數(shù)據(jù)處理

屈

試樣實驗前試樣屈服最大抗拉延伸斷面收

實驗后試樣尺寸曲

牌號尺寸載荷載荷強度率縮率

doduLuFeiFmReiRmAZ

四、檢查與評價

1、描述拉伸試驗及拉伸曲線。（配分20分）

2、試驗機操作及數(shù)據(jù)處理（配分80）

考核要素及評分點配分得分

能按照標(biāo)準(zhǔn)要求進行試驗準(zhǔn)備，安裝試件10

試驗操作按步驟進行拉伸試驗（加載、觀察、關(guān)機