系列缺口試樣靜拉伸實(shí)驗(yàn)及斷口形貌觀察

1、系列缺口試樣靜拉伸實(shí)驗(yàn)及斷口形貌觀察材料實(shí)驗(yàn)中心實(shí)際報(bào)告課程名稱:材料性能研究技術(shù)成果:實(shí)驗(yàn)名稱:系列缺口試樣靜態(tài)拉伸 試驗(yàn)和斷口形貌觀察審查員:實(shí)驗(yàn)時(shí)間:2實(shí)驗(yàn)地點(diǎn):x 06報(bào)告完成時(shí) 間:。29姓:學(xué)號(hào):20班:材料系同組實(shí)驗(yàn)者:講師:1。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。了解萬能材料試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，掌握其使用方法2。比較了不同尺寸缺口圓柱試樣的斷裂伸長(zhǎng)率、斷面收縮率和宏觀 斷口形貌3。圓柱試樣的“缺口效應(yīng)”分析2，實(shí)驗(yàn)原理在材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中，詳細(xì)介紹了等截面光滑試樣在靜態(tài)拉伸條件下的力學(xué)性能測(cè)量實(shí)驗(yàn)，并對(duì)塑性 材料和脆性材料的斷裂形態(tài)、斷裂伸長(zhǎng)率、斷面收縮率和應(yīng)力-應(yīng)變 曲線進(jìn)行了分析和比較。同時(shí)，

2、根據(jù)應(yīng)力-應(yīng)變曲線，了解金屬材料 在拉伸條件下的力學(xué)性能指標(biāo)屈服強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度。本實(shí)驗(yàn)旨在研究 室溫靜態(tài)拉伸下不同缺口尺寸試樣的力學(xué)性能，即斷裂機(jī)理。使用的 材料是正火的45#鋼，在室溫下是塑性的。根據(jù)材料力學(xué)性質(zhì)的理論知識(shí)很容易知道。對(duì)于橫截面均勻的光滑 試樣，如果有缺口，缺口橫截面上的應(yīng)力狀態(tài)在靜張力的作用下會(huì)發(fā) 生變化，這就是我們所說的“缺口效應(yīng)”“缺口效應(yīng)”包括兩個(gè)方面。第 一，缺口將引起應(yīng)力集中，并改變?nèi)笨谇暗膽?yīng)力狀態(tài)，從而將缺口圖 案或零件中的應(yīng)力從原來的單向應(yīng)力狀態(tài)改變?yōu)殡p向三向應(yīng)力狀態(tài)。 由于應(yīng)力狀態(tài)的變化和應(yīng)力集中的出現(xiàn)，這使得有缺口的脆性材料的 抗拉強(qiáng)度低于光滑試樣。第二個(gè)

3、重要方面是塑料材料。此外，由于三 維應(yīng)力和應(yīng)力集中的存在，材料內(nèi)部的塑性變形受到限制。有缺口的 塑性材料的屈服應(yīng)力高于單向拉伸的屈服應(yīng)力，稱為“缺口強(qiáng)化”換句 話說，凹口增加了塑性材料的強(qiáng)度并降低了塑性。根據(jù)以上兩個(gè)方面， 可以得出結(jié)論，缺口會(huì)使材料變脆。為了評(píng)估脆性傾向，有必要對(duì)缺 口試樣進(jìn)行靜態(tài)拉伸試驗(yàn)。缺口靜態(tài)拉伸試驗(yàn)廣泛用于研究高強(qiáng)度鋼（中低溫調(diào)質(zhì)）的力學(xué)性 能、鋼和鈦在材料實(shí)驗(yàn)中心的氫脆以及高溫合金的缺口敏感性。缺口敏感性能指數(shù) 的缺口圖形抗拉強(qiáng)度？均勻截面光滑試樣的斷裂韌度和抗拉強(qiáng)度？ 比值B表示為缺口靈敏度和NSR。它與材料的塑性指標(biāo)相同，也是 安全的力學(xué)性能指標(biāo)。在實(shí)際生產(chǎn)中，

4、對(duì)NRS的要求只能根據(jù)使用 經(jīng)驗(yàn)或試驗(yàn)來確定，不能定量計(jì)算。此外，當(dāng)缺口試樣進(jìn)行撓曲拉伸試驗(yàn)時(shí)，試樣的應(yīng)力狀態(tài)更“硬”， 缺口截面上的應(yīng)力分布更不均勻，因?yàn)樵嚇油瑫r(shí)受到拉伸和彎曲載荷 的共同作用，因此可以更好地顯示材料對(duì)缺口的敏感性。3,實(shí)驗(yàn)設(shè)備和材料1，實(shí)驗(yàn)設(shè)備:萬能材料試驗(yàn)機(jī)、游標(biāo)卡尺、計(jì)算機(jī)2,實(shí)驗(yàn)材料:45#鋼正火材料（帶不同尺寸缺口的圓柱拉伸試樣）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1,樣品的制備首先將45#鋼進(jìn)行正火處理，加工成截面均勻的光滑圓柱形 拉伸專用樣品，分為6組(整體尺寸相同)，編號(hào)為1#、2#、3#、4#、 5#、6 #；然后，在間隙在樣品長(zhǎng)度方向的中間位置打開后，1#不打 開間隙(均勻且光滑的樣

5、品)，6#以90的角度打開間隙(垂直于表面)， 2 #-5 #以從小到大的0到90的角度打開間隙。注意，六個(gè)樣品的間 隙位置的最小直徑是相同的材料實(shí)驗(yàn)中心2，拉伸試驗(yàn)預(yù)處理:拉伸開始前，先測(cè)量試樣缺口的直徑，在徑向標(biāo)出兩點(diǎn)(距 離約為100毫米)并測(cè)量它們之間的距離，輸入計(jì)算機(jī)，準(zhǔn)備計(jì)算機(jī) 自動(dòng)計(jì)算其斷面收縮率和斷裂伸長(zhǎng)率拉伸試驗(yàn):根據(jù)萬能材料試驗(yàn)機(jī)的操作方法，先夾住試樣，然后在 計(jì)算機(jī)上設(shè)定試驗(yàn)次數(shù)、加載速率、加載重量、測(cè)量指標(biāo)和試樣標(biāo)準(zhǔn) 等試驗(yàn)參數(shù)。最后，啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)并開始拉伸，直到樣品斷裂，試驗(yàn)機(jī) 自動(dòng)停止。(3)后處理:拉伸完成后，取下試樣，將兩塊拉伸后的試樣 合在一起，用游標(biāo)卡尺測(cè)量斷

6、裂面的直徑和實(shí)驗(yàn)前標(biāo)記的兩點(diǎn)之間的 距離，輸入計(jì)算機(jī)，自動(dòng)計(jì)算出所需的力學(xué)性能指標(biāo)(4)重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟(1)(2)(3)以測(cè)試下一組樣品，直到所有六組樣品均已 測(cè)試完畢（5）斷口觀察:在放大鏡下觀察比較六組試樣的斷口形貌，分析其斷裂機(jī)理的差異5，試驗(yàn)結(jié)果與分析1，試驗(yàn)結(jié)果在所有六組試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)后，從計(jì)算機(jī)中導(dǎo)出試驗(yàn)過程中的性 能指標(biāo)，整理后得到表1所示的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表1試驗(yàn)數(shù)據(jù)試樣拉伸強(qiáng)度屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度斷裂伸長(zhǎng)率截面收縮數(shù)（兆帕）1234 56704.23 741.62 793.55 885.44 916.42 964.91（兆帕）423.36 480.07 504.39 533.55 653.08 0（兆帕）404.64 458.08 斷裂后的伸長(zhǎng)率？，截面 收縮？和NSR（凹口靈敏度）作為凹口尺寸角的函數(shù)通過對(duì)以上四個(gè) 數(shù)字的分析，可以得出以下結(jié)論:隨著缺口角度的增加，正火45#鋼的抗拉 強(qiáng)度增加，斷面收縮率和斷裂伸長(zhǎng)率急劇下降，而缺口敏感性NSR 值呈上升趨勢(shì)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可以推斷，隨著缺口尺寸的增大，正火 45#鋼材料的缺口效應(yīng)逐漸明顯，伴隨著三維應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)力集中現(xiàn) 象，缺口強(qiáng)化也逐漸顯現(xiàn)，材料的脆性逐漸增強(qiáng)，塑性逐漸降低。3. 間隙形態(tài)分析通過在放大鏡下觀察和比較六個(gè)樣品的斷裂形態(tài)，可以發(fā)現(xiàn)從樣品