材料力学性能试验指导书.doc

金属力学性能实验指导书 目 录 目 录 - 1 - 实验一 - 2 - 系列缺口试样静拉伸实验及断口形貌观察 - 2 - 实验二 - 7 - 硬 度 测 定 实 验 - 7 - 3.5肖氏硬度测试实验 - 11 - 4. 实验方法及结果处理 - 12 - 4.2洛氏硬度测试实验 - 14 - 4.2.1 试验条件 - 14 - 4.2.2 试验方法及数据处理 - 14 - 4.3维氏硬度测试实验 - 15 - 4.3.1 试验条件 - 15 - 4.4.2 试验方法及数据处理 - 15 - 5. 实验内容及步骤 - 16 - 实验三 - 22 - 弯曲冲击实验及韧脆转变温度测定 - 22 - 5． 实验注意事项 - 23 - 6. 实验报告 - 24 - 参考文献 - 25 - 实验四 - 26 - 断裂韧度KIC测定实验 - 26 - 3.1 试样的尺寸确定： - 27 - 3.2 试样的制备 - 28 - 实验思考题 - 34 - 实验一 系列缺口试样静拉伸实验及断口形貌观察 实验目的 1.1了解材料在硬性应力状态和应力集中情况下的脆性趋向。 1.2了解试样缺口几何形状对拉伸应力应变曲线、材料强度、塑性以及断口形貌的影响。 实验设备及试样 2.1设备和仪器 材料拉伸试验机 测量显微镜 游标卡尺 2.2试样 试样材料为45钢，正火处理。试样采用比例长试样。按图1.1所示形状加工成具有不同缺口形状的缺口拉伸试样和光滑拉伸试样。 实验步骤 3.1了解拉伸试验机的结构和原理，掌握操作方法。 3.2将各拉伸试样进行编号放置，以便后续实验测试数据对应。 3.3用游标卡尺分别测定各试样测试部位内最小直径d0，并填入实验记录表（见附表）。 3.4分别标定各试样标距l0=100mm。对缺口拉伸试样，缺口部位应包括在标距内。 3.5分别安装试样在试验机上进行拉伸实验加载。在实验中，拉伸速度应为10-30n/mm2?s，加载必须平稳而无冲击。记录拉伸最大载荷pb值，同时由试验机自动绘出放大倍数n不低于50倍的拉力-伸长曲线p-△l。 3.6屈服载荷ps的测定。在本实验中采用规定残余伸长应力的测定方法。在拉力-伸长曲线p-△l上，自弹性直线段与伸长坐标轴的交点起确定一等于0.2％·l0·n规定残余伸长的点，再从该点作弹性直线段的平行线与拉伸曲线交于另一点，对应于另一点的载荷即为屈服载荷ps。 3.7拉伸断裂载荷pk的测定。根据拉力-伸长曲线p-△l上的断裂点所对应的载荷确定。 3.8试样拉伸后标距lk的测定。将拉断后试样的两截紧密对接起来，尽量使轴线处于一条直线上，用游标卡尺测量拉伸后的标距长度值lk（沿圆周方向间隔90°的两个位置测量，取算术平均值）。若断口处有缝隙，则此缝隙也应计入拉断后的标距长度内。 3.9试样断裂最小直径dk的测定。取断后的一截试样，再读数显微镜下测量最小直径dk之值（沿圆周方向间隔90°的两个位置测量，取算术平均值）。对光滑试样，可取断后带有剪切唇的一截试样，用游标卡尺测量颈缩后最小直径dk之值。 3.10对比观察各种试样的端口，也可以在10倍放大下观察，鉴别断口区域。在读数显微镜下估测纤维区的面积。 图1.1 系列拉伸试样示意图 实验报告 4.1 简述拉伸实验原理及应力集中的应力状态。 原理σ-δ曲线。 4.3计算各试样的强度指标：屈服强度σ0.2、抗拉强度σb、断裂真实应力Sk和塑性指标：伸长率δ、断面收缩率ψ以及各试样缺口敏感性指标NSR。填写入拉伸实验记录表（见附表-1）。 4.4计算出纤维区所占断口总面积的百分数，并绘出宏观断口形貌示意图。 分析思考 5.1分析本实验中各试样缺口的敏感性变化。 5.2分析缺口尖锐程度对应力-应变σ-δ曲线、强度、塑性及断口形貌的影响。 参考资料 GB228 《金属拉伸试验方法》； 束德林主编. 工程材料力学性能. 机械工业出版社. 2006； 《金属断口分析》，上海交通大学编，国防工业出版社。 实验数据记录附表-1 系列缺口试样静拉伸实验数据记录表 试样材料 实验温度 实验设备 时 间 项目\试样编号 1 2 3 4 5 6 原 始 数 据 α(°) d0(mm) Ps(KN) Pb(KN) Pk(KN) dk(mm) lk(mm) 计 算 数 据 σ0.2（MPa） σb(MPa) Sk(MPa) δ(﹪) Ψ(﹪) NSR 宏 观 断 口 断口示意图 纤维区面积的百分数