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实验一低碳钢和铸铁的拉伸实验（常用版）
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第一部分基本实验
实验一低碳钢和铸铁的拉伸实验
实验目的：
测定低碳钢在拉伸时屈服极限σs、强度极限σb、延伸率δ和截面收缩率Ψ。
观察低碳钢拉伸过程中的各种现象（包括屈服、强化、颈缩等现象）,及拉伸图（P-ΔL曲线）。
测定铸铁拉伸时的强度极限σb。
比较低碳钢与铸铁抗拉性能的特点，并进行断口分析。
二、实验设备：
1、万能材料实验机
2、游标卡尺
三、试件：
由于试件的形状和尺寸对实验结果有一定的影响。为了便于互相比较应按统一规定加工成标准试件。
试件加工须按《金属拉伸实验试样》（GB6397-86）的有关要求进行。本实验的试件采用国家标准（GB6397-86）所规定的圆棒试件，尺寸为d=10mm，标距长度L0=100mm，见图1-1。为测定低碳钢的断后延伸率δ，须用刻线机在试样标距范围内刻划圆周线，将标距L0分为等长的10格。

图1-1圆形拉伸试件
四、实验原理和方法
拉伸实验是测定材料力学性能最基本的实验之一。材料的力学性能如：屈服极限、强度极限、延伸率、截面收缩率等均是由拉伸破坏实验确定的。
1、低碳钢
力-伸长曲线的绘制：通过实验机绘图装置可自动绘成以轴向力P为纵坐标、试件伸长量ΔL为横坐标的力-伸长曲线（P-ΔL图），如图1-2所示。低碳钢的力-伸长曲线是一种典型的形式，整个拉伸变形分四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和颈缩阶段。
应当指出，绘图仪所绘出的拉伸变形ΔL是整个试件（不只是标距部分）的伸长，而且还包括机器本身的弹性变形和试件头部在夹头中的滑动等。试件开始受力时，头部夹头中的滑动很大，故绘出的拉伸图最初一般是曲线。

图1-2低碳钢拉伸图
屈服极限的测定：
随着荷载的增加，变形也与荷载呈正比增加，P-ΔL图上为一直线，此即直线弹性段。过了直线弹性段，尚有一极小的非直线弹性段。弹性阶段包括直线弹性段和非直线弹性段。当荷载增加到一定程度，测力指针往回偏转，继而缓慢的来回摆动，相应地在P-ΔL图上画出一段锯齿形曲线，此段即屈服阶段。经过抛光的试样，在屈服阶段可以观察到与轴线约成450的滑移线纹。曲线在屈服阶段力首次下降前的最大力Ps′，称为上屈服力，与其对应的应力称为上屈服点；不计初始瞬时效应的最小力Ps称为下屈服力，与其对应的应力为屈服极限σs，按式（1-1）计算
σs=Ps/A0（1—1）
式中，A0为试样标距范围内的原始横截面面积。
一般规定，指针回转后所指示的最小荷载即为屈服荷载Ps.
强度极限的测定：
过了屈服阶段，随着荷载的增加，试样恢复承载能力，P-ΔL图的曲线上升，此即强化阶段。荷载增大到最大力Fb时，测力主动指针回摆，试样明显变细变长，P-ΔL图的曲线下降，试样某一局部横截面面积急速减小而出现“缩颈”现象，很快即被拉断，此即缩颈阶段。由测力度盘上从动指针停留处读取最大力Pb，按式（1-2）计算抗拉强度σb
σb=Pb/A0（1—2）
延伸率δ的测定：
试样拉断后，将两段在断裂处紧密的对接在一起，尽量使其轴线位于同一直线上，测量试样拉断后的标距L1。
断后标距L1的测量方法：
直测法。如果拉断处到较近标距端点的距离大于试样原始标距L0的1/3时，直接测量断后标距L1。
移位法。如果拉断处到较近标距端点的距离小于或等于L0/3时，则按下述方法测定L1：
在试样断后的长段上从断裂处O取基本等于短段的格数，得B点。接着取等于长段所余格数（偶数）的一半，得C点（见图1-3a）；或取所余格数（奇数）分别减1与加1的一半，得C和C1点（见图1-3b）移位后的标距L1分别为
L1=AB+2BC（所余格数为偶数）
或L1=AB+BC+BC1（所余格数为奇数）
断后伸长率δ按式（1-3）计算
δ=（L1－L0）／L0×100%（1-3）

图1-3测量断后标距L1移位法
a）所余格数为偶数b）所余格数为奇数
（5）截面收缩率Ψ的测定：
测出试样断后两端横截面上两个互相垂直方向上的直径，取其算术平均值计算出最小横截面积A1，截面收缩率Ψ按式（1-4）计算
Ψ=（A0—A1）／A0×100%（1-4）
δ与Ψ标志着材料的塑性指标，其值越大说明材料的塑性越好，通常把δ＞5%的材料称为塑性材料，如碳钢、黄铜、铝合金等；而把δ＜5%的材料称为脆性材料，如灰铸铁、玻璃、陶瓷等。
Q235钢δ=20%～30%，Ψ=60%～70%
2、铸铁
铸铁试样拉伸时，P—ΔL图如图1-4所示，曲线上无明显的直线部分，没有屈服现象，荷载增大到最大值Pb处突然断裂。Pb由从动指针读出。试样断裂后断口平齐，塑性变形很小，是典型的脆性材料。其抗拉强度σb远小于低碳钢的抗拉强度，仍用式（1-2）计算。

图1-4铸铁拉伸图
五、实验步骤
低碳钢拉伸实验
准