材料試驗(yàn)方法-拉伸試驗(yàn)

1、拉伸試驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y定材料的彈性係數(shù)、降伏點(diǎn)或降服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長率，以及斷面縮率。二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備(1) 萬能材料試驗(yàn)機(jī) (圖一 )。(2) 伸長計(jì)( extensomete)。r(3) 標(biāo)點(diǎn)刻度器(標(biāo)點(diǎn)距離 50mm)(4) 游標(biāo)卡尺(精度 0.05mm)。三、實(shí)驗(yàn)材料低碳鋼、黃銅圖一：萬能材料試驗(yàn)機(jī)四、實(shí)驗(yàn)原理本試驗(yàn)使用如圖一所示之萬能試驗(yàn)機(jī)，其最大荷重為 20 噸。利用該試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，以得知材料之基本性質(zhì)。將材料試棒裝上試驗(yàn)機(jī)後，施加荷重時材料將產(chǎn)生伸長量。把對應(yīng)每一荷重的伸長量記錄下來後，可得圖二所示之荷重伸長曲線圖 (load-elongation curve diag

2、ra)m。進(jìn)而計(jì)算出該材料的降伏強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長率及斷面縮率，並且利用伸長計(jì)( extensomete)r 測定金屬材料 之楊氏彈性係數(shù)。參考圖二：曲線 1 是典型的低碳鋼之荷重伸長曲線圖， P 點(diǎn)為比例限， E 點(diǎn)為彈性限， Y1點(diǎn)為上降伏點(diǎn)， Y2點(diǎn)為下降伏點(diǎn)， Y1至 Y3間為降伏伸長。假如 在試棒表面磨得很亮之情況 ，到達(dá) Y1 時，試棒之一部份會出現(xiàn)塑性變形之區(qū)域， 即產(chǎn)生 Luders band，而隨著降伏進(jìn)行，此 band漸漸擴(kuò)展，到達(dá) Y3 點(diǎn)後此 band 會擴(kuò)展到試棒全面。此後進(jìn)入加工硬化區(qū)域，到達(dá)最大荷重 M 點(diǎn)後試棒發(fā)生局 部的斷面積收縮，稱為頸縮( necking

3、)，而在 Z 點(diǎn)破斷。曲線 2為銅、鋁等非鐵 金屬的荷重伸長曲線圖，沒有明顯的降伏點(diǎn)，工程上常以殘留0.2%永久變形所對應(yīng)的應(yīng)力定義為其降伏強(qiáng)度 。由此結(jié)果可計(jì)算出下列數(shù)據(jù) ：2(1) 降伏點(diǎn) PY1/A0 ( kgf/mm2)PY1：曲線 1點(diǎn) Y1之荷重； A0：試棒之原截面積(2) 降伏強(qiáng)度 P /A0( kgf/mm2)P:曲線 2點(diǎn) C 所對應(yīng)的荷重(3) 抗拉強(qiáng)度 Pu/A0(kgf/mm2)Pu：最大荷重 M 點(diǎn)之荷重(4) 伸長率 (L-L0)/L0100%L：試驗(yàn)後試棒兩標(biāo)點(diǎn)間之距離L0：試驗(yàn)前試棒兩標(biāo)點(diǎn)間之距離(5) 斷面縮率 (A0-A)/A0100%A0：試棒之原截面積

4、A ：試棒拉斷部份之最小截面積圖二：荷重伸長曲線本試驗(yàn)將在拉伸的同時，利用伸長計(jì)測得金屬材料的荷重兩點(diǎn)延伸曲線( load-gage length elongation curve)，再由該曲線求得彈性係數(shù)(modules ofelasticity)。伸長計(jì)係利用 differential transforme，r 將試棒所測得之伸長量變化轉(zhuǎn) 換為具有高感度及高精度之電量。將伸長計(jì)夾於試棒上，使其位移方向與試棒 之應(yīng)變方向同向 ，其即會將試棒之應(yīng)變轉(zhuǎn)換成精密之電量改變 。五、實(shí)驗(yàn)方法1. 準(zhǔn)備試棒(1) 在試棒平行部 ，用標(biāo)點(diǎn)刻度器刻劃兩點(diǎn)距離 (標(biāo)點(diǎn)距離 50mm)。(2) 用游標(biāo)卡尺測定試

5、棒標(biāo)點(diǎn)部份及中央部份之直徑。測定直徑時需測定互 相直交的兩個方向，測定到規(guī)定尺寸的0.5%之?dāng)?shù)據(jù)。例如：若直徑為12.5mm，則 12.5mm0.5%=0.0625mm，即測至 0.05mm(1/20mm)之程度即可。請記錄於表一內(nèi)2. 試驗(yàn)機(jī)以及電腦之準(zhǔn)備工作(1) 進(jìn)入電腦內(nèi)之萬能材料試驗(yàn)機(jī)測試程式 。(2) 打開試驗(yàn)機(jī)開關(guān)，並選擇自動控制模式 。(3) 打開油壓幫浦並進(jìn)行熱機(jī)程序約 10 分鐘。(4) 利用聯(lián)板上升鍵將上聯(lián)板( cross head)上升至超過機(jī)臺底座之紅線位 置後，按下聯(lián)板停止鍵固定上聯(lián)板，以排除機(jī)臺底座之摩擦，並扣除 上聯(lián)板之位移量。(5) 利用 down鍵降下中聯(lián)板

6、。(6) 將伸長計(jì)裝置於試棒刻劃之兩標(biāo)點(diǎn)位置。(7) 利用上聯(lián)板之夾頭固定試棒之上自由端。(8) 利用中聯(lián)板之夾頭固定試棒之下自由端。3. 試驗(yàn)(1) 於測試程式中，選擇兩點(diǎn)延伸模式進(jìn)行測試。(2) 按下機(jī)臺停止鍵切換為主測試畫面。(3) 按下測試精靈 鍵，系統(tǒng)程式將逐步提示使用者設(shè)定測試所需的資料。(4) 按下測試鍵開始測試。(5) 在超過降伏點(diǎn)後 ，機(jī)臺將維持固定荷重 ，於此時將伸長計(jì)自機(jī)臺上取下(6) 按下鍵盤上之 End以及 F12以改變機(jī)臺為定應(yīng)變拉伸模式，繼續(xù) 將試棒拉斷。(7) 試棒斷裂後，試驗(yàn)機(jī)將停止動作，並要求使用者輸入標(biāo)距之拉伸長度及 斷面積。由試驗(yàn)機(jī)上取下試棒，再按下復(fù)原

7、鍵將機(jī)臺歸回零點(diǎn)。(8) 按下存檔鍵儲存檔案。(9) 列印實(shí)驗(yàn)所得之荷重位移 與荷重兩點(diǎn)延伸 兩圖4. 量測並觀察拉斷試棒(1) 將試棒之?dāng)嗫诰o密接合後，量測兩標(biāo)點(diǎn)的距離及直徑最小部位的截面 積，並記錄於表二。(2) 觀察試棒之拉斷位置及其斷面形狀( Cup & Cone或是平整斷面)。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果表一：試驗(yàn)前的試棒測定試棒種類直徑之平均值 D0 (mm)截面積之平均值 A0 (mm2)標(biāo)點(diǎn)距離 L0 (mm)低碳鋼黃銅表二：試驗(yàn)後的試棒測定試棒種類最小斷面直徑之 平均值 D(mm)最小截面積2A(mm2)標(biāo)點(diǎn)距離L(mm)破斷處之破斷面狀態(tài)低碳鋼黃銅表三：試驗(yàn)結(jié)果試棒種類降伏點(diǎn)或降伏強(qiáng) 度(kgf/mm2)抗拉強(qiáng)度2(kgf/mm2)伸長率 (%)斷面縮率 (%)彈性係數(shù)2(kgf/mm2)低碳鋼黃銅七、檢討事項(xiàng)1. 荷重增加速度對降伏點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度有何影響？2. 標(biāo)點(diǎn)距離之長短對伸長率有何影響？3. 試棒的斷口位置對伸長量有何影響？其理由為何？4. 試棒之?dāng)嗫谛螤钜虿牧喜煌?，影響此形狀之因素有哪幾種？5. 材料容易發(fā)生局部收縮（ necking）與否之因素為何？6. 本實(shí)驗(yàn)所使用兩種材料（黃銅