【大學課件】金屬材料的拉伸實驗

金屬材料的拉伸實驗歡迎參加金屬材料的拉伸實驗課程。本課程將詳細介紹拉伸實驗的原理、步驟和分析方法。通過實踐，我們將深入了解金屬材料的力學性能。實驗目的了解原理掌握金屬材料拉伸實驗的基本原理和方法。測量性能測定金屬材料的力學性能指標。分析數(shù)據(jù)學習如何分析和解釋實驗數(shù)據(jù)。評估材料培養(yǎng)評估金屬材料性能的能力。實驗原理施加載荷在金屬試樣上施加逐漸增加的單向拉伸載荷。記錄變形測量并記錄試樣的變形量。計算應力根據(jù)載荷和原始截面積計算應力。計算應變根據(jù)變形量和原始長度計算應變。實驗儀器拉伸試驗機用于施加載荷和測量力的主要設備。引伸計精確測量試樣變形量的儀器。游標卡尺測量試樣尺寸的工具。試樣及預備工作試樣準備選擇標準金屬試樣測量并記錄初始尺寸在試樣上標記標距實驗前檢查校準拉伸試驗機檢查引伸計功能準備數(shù)據(jù)記錄表實驗裝置示意圖上圖展示了典型的金屬拉伸實驗裝置。主要包括加載系統(tǒng)、試樣夾持裝置、測力裝置和變形測量裝置。了解各部分功能對正確操作至關重要。實驗步驟1安裝試樣將試樣正確安裝在拉伸試驗機的夾具中。2安裝引伸計在試樣標距段安裝引伸計。3設置參數(shù)設置拉伸速率和數(shù)據(jù)采集頻率。4開始實驗啟動試驗機，開始加載并記錄數(shù)據(jù)。承載力測量測力傳感器使用高精度測力傳感器實時測量試樣承受的載荷。數(shù)據(jù)采集通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄載荷-時間曲線。載荷范圍根據(jù)材料強度選擇合適的載荷范圍。結果記錄1載荷數(shù)據(jù)記錄不同變形階段的載荷值。2變形數(shù)據(jù)記錄對應的變形量。3斷裂數(shù)據(jù)記錄斷裂時的載荷和伸長率。應力-應變曲線繪制數(shù)據(jù)處理將載荷轉換為應力，變形轉換為應變。曲線繪制使用軟件繪制應力-應變曲線。特征點標注在曲線上標注屈服點、極限強度點等。材料的強度性能指標1抗拉強度2屈服強度3斷裂延伸率4斷裂收縮率5彈性模量屈服強度定義材料從彈性變形轉變?yōu)樗苄宰冃螘r的應力。測量方法0.2%殘余應變法上下屈服點法抗拉強度定義材料在拉伸過程中能承受的最大應力。計算最大載荷除以原始截面積。意義反映材料的最大承載能力。斷裂延伸率測量測量試樣斷后標距段的長度。計算計算標距段的相對伸長量。表示以百分比形式表示。斷裂收縮率測量測量斷口處的最小截面積。計算計算截面積的相對減小量。表示以百分比形式表示。彈性模量定義材料在彈性變形階段的應力與應變之比。測定方法應力-應變曲線斜率法聲波測量法硬度性能定義材料抵抗局部塑性變形的能力。測量方法通過壓痕或反彈方式測定。應用用于快速評估材料的強度和耐磨性。摩氏硬度原理用已知硬度的礦物刻劃被測材料。硬度等級1-10級，鉆石最硬為10級。應用主要用于礦物學和地質學領域。布氏硬度壓痕器使用硬質合金球或鋼球。加載施加規(guī)定載荷一定時間。測量測量壓痕直徑。計算根據(jù)載荷和壓痕面積計算硬度。洛氏硬度壓痕器使用金剛石圓錐體或鋼球。測量測量壓痕深度。硬度值根據(jù)壓痕深度直接讀取硬度值。維氏硬度壓痕器使用四棱錐金剛石壓頭。測量測量壓痕對角線長度。計算根據(jù)載荷和壓痕面積計算硬度。實驗數(shù)據(jù)分析1數(shù)據(jù)收集整理所有測試數(shù)據(jù)。2數(shù)據(jù)處理計算各項性能指標。3誤差分析計算實驗誤差。4結果討論分析結果的合理性。影響因素分析材料成分合金元素對性能的影響。熱處理狀態(tài)不同熱處理對強度和塑性的影響。加工工藝冷加工、熱加工對性能的影響。環(huán)境因素溫度、應變速率對測試結果的影響。拉伸過程中的變形現(xiàn)象1彈性變形應力消除后，變形完全恢復。2屈服開始出現(xiàn)永久變形。3均勻塑性變形整個試樣均勻延長。4局部頸縮某一截面開始收縮。拉伸過程中的斷裂模式韌性斷裂明顯的頸縮杯錐狀斷口脆性斷裂幾乎無塑性變形平整的斷口材料的組織結構與性能關系晶粒大小細晶粒通常具有更高的強度和韌性。相組成不同相的比例影響材料的綜合性能。位錯密度高位錯密度通常導致高強度但低塑性。工藝對材料性能的影響冷加工增加強度，降低塑性。熱加工改善組織，提高塑性。表面處理改善表面性能，如耐腐蝕性。熱處理對材料性能的影響退火降低硬度，增加塑性。淬火提高硬度和強度?；鼗鹫{節(jié)強度和韌性的平衡。純金屬和合金的性能對比純金屬較低的強度較高的塑性較好的導電性合金較高的強度可調節(jié)的塑性特殊性能（如耐腐蝕）實驗結果討論1數(shù)據(jù)分析比較不同材料的性能指標。2誤差來源分析可能的實驗誤差來源。3結果解釋解釋實驗結果與理論的差異。4應用分析討論材料在