§3－1拉伸实验一、目的1、测定低碳钢的屈服极限σs、强度极限σb、延伸率δ和断面收缩率ψ；2、测定铸铁的强度极限σb；3、观察拉伸过程中的各种现象（屈服、强化、颈缩、断裂特征等），并绘制拉伸图（P－ΔL曲线）；4、比较塑性材料和脆性材料力学性质特点。二、原理将划好刻度线的标准试件，安装于万能试验机的上下夹头内。开启试验机，由于油压作用，便带动活动平台上升。因下夹头和蜗杆相连，一般固定不动。上夹头在活动平台里，当活动平台上升时，试件便受到拉力作用，产生拉伸变形。变形的大小可由滚筒或引伸仪测得，力的大小通过指针直接从测力度盘读出，P-ΔL曲线可以从自动绘图器上得到。低碳钢是典型的塑性材料，试样依次经过弹性、屈服、强化和颈缩四个阶段，其中前三个阶段是均匀变形的。用试验机的自动绘图器绘出低碳钢和铸铁的拉伸图（如图3-1）。对于低碳钢试件，在比例极限内，力与变形成线性关系，拉伸图上是一段斜直线（试件开始受力时，头部在夹头内有一点点滑动，故拉伸图最初一段是曲线）。低碳钢的屈服阶段在试验机上表现为测力指针来回摆动，而拉伸图上则绘出一段锯齿形线，出现上下两个屈服荷载。对应于B′点的为上屈服荷载。上屈服荷载受试件变形速度和表面加工的影响，而下屈服荷载则比较稳定，所以工程上均以下屈服荷载作为计算材料的屈服极限。屈服极限是材料力学性能的一个重要指标，确定Ps时，须缓慢而均匀地使试件变形，仔细观察。(a)低碳钢拉伸图图3-1(b)铸铁拉伸图试件拉伸达到最大荷载Pb以前，在标距范围内的变形是均匀分布的。从最大载荷开始便产生局部伸长的颈缩现象；这时截面急剧减小，继续拉伸所需的载荷也减小了。试验时应把测力指针的副针（从动针）与主动针重合，一旦达到最大荷载时，主动针后退，而副针则停留在载荷最大的刻度上，副针指示的读数为最大载荷Pb。铸铁试件在变形极小时，就达到最大载荷Pb，而突然发生断裂。没有屈服和颈缩现象，是典型的脆性材料（拉伸曲线见图3-1）。三、仪器设备液压式万能试验机、2.划线器、3.游标卡尺。四、试件试件一般制成圆形或矩形截面，圆形截面形状如图3-2所示，试件中段用于测量拉伸变形，此段的长度L0称为“标距”。两端较粗部分是头部，为装入试验机夹头内部分，试件头部形状视试验机夹头要求而定，可制成圆柱形（图3-2a）、阶梯形（图3-2b）、螺纹形（图3-2c）。图3-2试验表明，试件的尺寸和形状对试验结果会有影响。为了避免这种影响，便于各种材料力学性能的数值互相比较，所以对试件的尺寸和形状国家都有统一规定，即所谓“标准试件”，其形状尺寸的详细规定参阅国家标准《金属拉伸试验试样》GB/T6397-1986。标准试件的直径为d0，则标距L0＝10d0或L0＝5d0，d0一般取10mm或20mm。矩形截面试件标距L与横截面面积A的比例为或。五、低碳钢的拉伸实验步骤1、测量试件尺寸：用游标卡尺在试件标距长度L0范围内，测量两端及中间等三处截面的直径d0，在每一处截面垂直交叉各测量一次，三处共需测量六次。取三处中最小一处之平均直径d0作为计算截面面积A0之用（要求测量精度精确到）。在试件的标距长度内，用划线器划出100mm的两根端线作为试件的原长L02、选择度盘：根据试件截面尺寸估算最大荷载(Fmax=A0×σb)，并选择合适的测力度盘。配置好相应的砣（摆锤），调节好相应回油缓冲器的刻度。3、指针调零：打开电源，按下(绿色)油泵启动按钮，关闭回油阀（手感关好即可，不用拧得太紧），打开进油阀（开始时工作油缸里可能没有液压油，需要开大一些油量，以便液压油快速进入工作油缸，使活动平台加速上升）。当活动平台上升5～10mm左右，便关闭进油阀（如果活动平台已在升起的合适位置时，则不必先打开进油阀，仅将进油阀关好即可；如果活动平台升得过高，试件无法装夹，则需打开回油阀，将活动平台降到合适的位置并关好即可）。移动平衡锤使摆杆保持铅垂（铅垂的标准是摆杆右侧面和标示牌的刻画线对齐重合）。然后轻轻地旋转螺杆使主动针对准度盘上的零点，并轻轻按下拨钩拨动从动针与主动针靠拢，注意要使从动针靠在主动针的右边。同时调整好自动绘图器，装好纸和笔并打下绘图笔。4、安装试件：先将试件安装在试验机上夹头内，再开动下夹头升降电机（或转动下夹头升降手轮）使其达到适当的位置，然后把试件下端夹紧，夹头应夹住试件全部头部。5、检查：先请指导教师检查以上步骤完成情况，并经准许后方可进行下步实验。6、进行试验：用慢速加载（一般进油阀顺手转2下，即半圈左右），缓慢均匀地使试件产生变形。当指针转动较快时，关小一些进油量，指针转动较慢时，则增大一些进油量。在试件受拉的过程中注意观察测力指针的转动和自动绘图器上的P-△L曲线的轨迹。当测力指针倒退时（有时表现