金属材料的压缩试验 [实验目的] 1、测定低碳钢的压缩屈服极限σ sc
2、测定铸铁的抗拉强度σbc
3、观察并分析两种材料在压缩过程中的各种现象(主要是变形和破坏形式)
4、比较低碳钢(塑性材料)与铸铁(脆性材料)压缩机械性能的特点
[使用设备] 万能试验机、游标卡尺等
[试样] 本试验我们采用机加工的侧向无约束的φ 10× 20 的圆柱体低碳钢试样和φ10× 15 的圆柱体铸铁试样(见图 3-1)
[实验原理] 将试样放在试验机的两压板之间,开动试验机缓慢进行加载,使试样受到缓慢增加的压力作用,示力指针缓慢匀速转动,并利用试验机的绘图装置自动绘出压缩图(见图 3-2)
由于试样两端不可能理想的平行,试验时必须使用球形承垫(见图 3-3),并且试样应置于球形承垫中心,藉以球形承垫的自动调节作用实现试样的轴向受压
1、低碳钢的压缩 试样开始变形时服从虎克定律,压缩曲线呈直线(见图 3-2a)
在开始出现变形增长很快的非线性小段时,表示材料到达了屈服,但这时并不象拉伸那样有明显的屈服阶段,只是示力指针暂停转动或稍有返回,这暂停或返回的最小值即为压缩屈服荷载 Psc
此后,图形呈曲线上升,材料产生显著的残余变形,试样长度显著缩短,而直径增大
由于试验机压板与试样两端面之间的摩擦力,使试样两端的横向变形受到阻碍,因而试样被压成鼓形
随着荷载的逐渐增加,塑性变形迅速增长,试样的横截面面积也随之增大,而增大的面积又能承受更大的荷载,因此试样愈压愈扁,甚至可以图 3-1 侧向无约束圆柱体试样 (a)低碳钢压缩图 (b)铸铁压缩图 图 3-3 压缩试验时 图 3-2 试验机绘出的压缩图 的球形承垫 压成薄饼状而不破裂,所以无法测出其最大荷载Pbc 和抗压强度σ bc
根据测出的压缩屈服荷载Psc,由公式σsc=Psc/S0 即可求出材料的压缩屈服极限
2、铸铁的压缩