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金属材料静态拉伸实验数据处理结果


金属材料静态拉伸实验 实验设备:电子拉伸材料试验机

试样

1.实验结果
表 1 试样的原始始直径测量数据(单位:毫米)

左 铝合金 20#钢 9.93 9.91 9.99 10.00

中 9.94 9.93 10.00 9.99

右 9.93 9.92 9.99

10.00

平均值

9.927 9.995

铝合金
L0=66.00mm 断后的平均标距为

Lu

=72.70 mm

拉断后的断面直径平均值 9.428mm

20#钢

L0=79.97 mm 断后的平均标距为 断口的直径平均值为

Lu
du

=105.01 mm =5.83mm

数据处理
1、20#钢(正火态)试样(有明显屈服平台的材料) 20#钢正火材料试样的应力应变曲线见下图。

读图可得 Rel(屈服平台的屈服强度),Rm(抗拉强度)
2、铝合金试样(不具明显的屈服平台) 铝合金材料试样常温拉伸实验应力应变曲线如图。

由于铝合金材料不具有明显的物理屈服平台,其屈服强度一般定义为“规定非 比例延伸强度” R p 0.2 。即在横轴上取应变为 0.2%的点(红色线条) ,对应的应力 即为铝合金的屈服强度。

所得结果综合如下表:

材料 S0(mm^2) S(mm^2) L0(mm) L(mm) Z A Rel/Rp(Mpa) Rm(Mpa) 20钢 77.40 26.68 79.97 105.01 65.53% 31.31% 290.04 489.25 铝 78.34 69.81 66.00 72.70 10.90% 10.15% 465.92 587.07

宏观断口图: 20 钢:

20#钢试样在拉断之后,断口附近明显产生颈缩。 断口处可以看出有三个区域: 1.试样中心的纤维区,表面有较大的起伏,有较大的塑性变形; 2.放射区,表面较光亮平坦,有较细放射状条纹; 3.剪切唇,轴线成 45° 角左右的倾斜断口

铝:

断口为和试样中轴线大约成 45° 角的纤维状断口,没有颈缩,应该为为切应力达到极限,发 生韧性断裂

思考题 1: 提高金属材料屈服强度的方法: 影响屈服强度的内在因素有:
结合键、组织、结构、原子本性。如将金属的屈服强度与陶瓷、高分子材料 比较可看出结合键的影响是根本性的。从组织结构的影响来看,可以有四种强化 机制影响金属材料的屈服强度,这就是: (1)固溶强化; (2)形变强化; (3)沉淀强化和弥散强化; (4)晶界和亚晶强化。 沉淀强化和细晶强化是工业合金中提高材料屈服强度的最常用的手段。 在这 几种强化机制中,前三种机制在提高材料强度的同时,也降低了塑性,只有细化 晶粒和亚晶,既能提高强度又能增加塑性。

影响屈服强度的外在因素有:
温度、应变速率、应力状态。 随着温度的降低与应变速率的增高,材料的屈服强度升高,尤其是体心立方 金属对温度和应变速率特别敏感,这导致了钢的低温脆化。应力状态的影响也很 重要。

思考题 2: 为什么材料的塑性要以延伸率和断面收缩率衡量?它们的

工程意义是什么?
答:为了确定材料的塑性变形能力以及量化比较其塑性变形能力,而且保证塑性 的度量标准真正反映材料本身的塑性好坏, 而不受试样的长度和几何形状的影响, 故采用延伸率和断面收缩率这两个指标来衡量。断后延伸率越大,断面收缩率越 大,材料的塑性就越好,反之相反。而且实验表明:断面收缩率和材料的缺口敏 感度有一定的关系,断面收缩率较低时,材料就对缺口比较敏感


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