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低碳钢拉伸试验报告

一．

试验目的

1. 通过拉伸试验测定低碳钢在不同的热处理状态下的强度和塑性性能。 2. 根据应力—应变曲线，确定塑性变形阶段的应变硬化指数和系数。

二． 试验材料、试样、以及设备仪器

2.1 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。 2.2 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。其热处理

状态及组织性能特点简述如表一:

表一：三种热处理方式的低碳钢试样材料及特点

处理方式 退火 热处理 将钢加热到Ac3或Ac1以上30-50℃，保温一段时间后，缓慢而均匀的冷却称为退火。 将钢加热到Ac3或Accm以上30-50℃，保温后在空气中冷却称为正火。 对于亚共析钢，即低碳钢和中碳钢加热到Ac3以上30-50℃，在此温度下保持一段淬火 时间，使钢的组织全部变成奥氏体，然后快速冷却（水冷或油冷），使奥氏体来不及分解而形成马氏体组织。 2.3 试验试样采用标准的R4比例试样

其参数如表二：

表二：R4比例试样标准

比例系数 k=L0/√S0 5.65 尺寸公差/mm 2.4 试验设备与仪器 2.4.1

游标卡尺

国标GB/T228-2002中要求其分辨率应优于0.05mm，准确到±0.25mm，试验中用的卡尺精确度为0.02mm。

游标卡尺用来测量试样的原始标距（L0）、断后标距（Lu）、试样直径（d）以及试样断裂后缩颈处最小直径（du）。

2.4.2

引伸计

国标GB/T228-2002中规定测定非比例延伸强度时应使用不劣于1级准确度的引伸计，测定抗拉强度时应使用不劣于2级准确度的引伸计；

实验室中使用电子引伸计YYU-25/50，即标距为50mm，最大位移为25mm. 2.4.3

材料试验机

试样直径d/mm 10 ±0.07 过度弧半径r/mm ≧7.5 原始标距L0/mm 50 平行长度Lc/mm ≧55 0.04 硬度大，适合对硬度有特殊要求的部件。 特点 退火可以降低硬度，使材料便于切削加工，并使钢的晶粒细化，消除应力。 许多碳素钢和合金钢正火后，各项机械性能均较好，可以细化晶粒。 正火 形状公差/mm 国标GB/T228-2002中规定应使用1级或优于1级准确度的材料试验机。

实验室中的万能材料试验机的型号是“WDW-200D微机型控制电子式万能材料试验机”，其各项参数为：

最大试验力：200KN；

试验力准确度：优于示值的0.5%；

力值测量范围：最大试验力的0.4%~100%；

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%； 横梁位移测量：分辨率的0.001mm；

衡量速度范围：0.005mm/min~500mm/min； 载荷传感器的精度：0.5级. 2.4.4

试样标线器

实验室中的试样标线器的规格为：每格10mm，一共10格；标距误差±1%.

三． 实验步骤

3.1 将试样进行编号，用游标卡尺测量试样的初始直径d（分别测量上中下三个部位，

在相互垂直的两个方向上测量后取平均值）. 3.2 装卡好试样，用试样标线器在是试样上标线.(分别在10mm,20mm,50mm,60mm

处标记划线) 3.3 装卡引伸计至试样的标距内(50mm). 3.4 将试样安装在试验机的上下头之间.

3.5 在计算机中调用程序，输入初始参数值，设定载荷速度6mm/min. 3.6 启动测试过程，由计算机记录载荷-伸长数据. 3.7 在载荷达到最大值时（出现颈缩）取下引伸计. 3.8 继续加载直至试样断裂，停止试验，取下试样.

3.9 用游标卡尺测量试样断后最小直径du和标距长度Lu，断后测量时尽可能对准断口，

使试样保持完整， 量颈缩最小处相互垂直的两个方向的直径取其平均值(依据国标标准，验证误差在测量范围内).

四． 结果与讨论 4.1 试验前初始数据

表三：实验前初始截面直径d0测量以及初始截面积计算

原始试样标号 标距L0/mm 1 2 3 50 第 一 次 10.10 10.06 9.94 试样初始截面直径d0/mm 上端测量 第 二 次 10.08 10.08 9.94 试样原下端测量 始截面平 均 值 10.09 10.05 9.95 中间测量 平 均 值 第 一 次 10.06 10.08 9.94 第 二 次 10.06 10.06 9.94 平 均 值 10.06 10.07 9.94 第 一 次 10.08 10.04 9.94 第 二 次 10.10 10.06 9.96 面积S0/mm2 79.485 79.327 77.600 10.09 10.07 9.94 4.2 试验后数据

由国标中关于R4试样尺寸公差规定知，所测量数据符合标准。 表四：试验后标距Lu的测量

试验后 材料编号 第一组 1 2 3 59.68 69.24 69.84 断后标距Lu /mm 第二组 59.42 69.20 69.68 方差S2 第五组 59.42 第三组 59.38 第四组 59.42 第六组 59.42 0.112mm2 表五：试验后端面直径du的测量

试验后 材料编号 第一组 1 2 3 6.10 6.10 5.84 断口处最小直径du /mm 第二组 6.08 6.08 5.80 断后最小第六组 6.10 第三组 6.10 第四组 6.08 第五组 6.08 横截面积29.129 29.129 26.421 4.3 抗拉强度Rm，规定非比例延伸强度Rp0.2:的计算

输入S0后，计算机直接算出了Rm以及Rp0.2,以及其他一些参量，其数值分别如下：

表六：由计算机直接计算得出的一些性能参数

试样编号 1 2 3 原始标距/mm 50 50 50 规格/mm ф10.06 ф10.05 ф9.94 最大力非比例伸长率/% 8.039844 20.9977 21.45713 最大试验力/KN 49.331 35.133 31.635 抗拉强度Rm/MPa 620.6304 442.8863 407.6657 规定非比例延伸强度Rp0.2: /MPa 399.772 277.786 243.7232 抗拉强度Rm和规定非比例延伸强度Rp0.2:, R?F，则有绝对误差为S?R??R?F11?FF???S?0.5%??S （测力传感器的精度?2?S,相对误差为RFSSSS为0.5%），由于计算S0时取得是某部位平均值最小值，所以其直径的不确定度就是卡尺的示值误差为Ud=±0.02mm，由 所以对三个试样

计算如下：

.

试样一：试样二：试样三：

同样对三个试样

计算如下：

试样一：试样二：试样三：

三个试样的应力—应变曲线分别如下：

4.4 对断面收缩率Z的计算

表七：拉伸前后的试样横截面积

试样编号 拉伸前初始横截面积：断后颈缩处最小面积：

/mm2 1 2 3 79.485 79.327 77.600 /mm2 29.129 29.129 26.421