低碳钢和铸铁的压缩实验维修保养

低碳钢和铸铁的压缩实验维修保养

一、实验目的

（1）比较低碳钢和铸铁压缩变形和破坏现象。

（2）测定低碳钢的屈服极限σs和铸铁的强度极限σb。

（3）比较铸铁在拉伸和压缩两种受力形式下的机械性能、分析其破坏原因。

二、验仪器和设备

（1）万能材料试验机。

（2）游标卡尺。

三、试件介绍

根据国家有关标准，低碳钢和铸铁等金属材料的压缩试件一般制成圆柱形试件。低碳钢压缩试件的高度和直径的比例为3：2，铸铁压缩试件的高度和直径的比例为2：1。试件均为圆柱体。

四、实验原理及方法

压缩实验是研究材料性能常用的实验方法。对铸铁、铸造合金、建筑材料等脆性材料尤为合适。通过压缩实验观察材料的变形过程、破坏形式，并与拉伸实验进行比较，可以分析不同应力状态对材料强度、塑性的影响，从而对材料的机械性能有比较全面的认识。

压缩试验在压力试验机上进行。当试件受压时，其上下两端面与试验机支撑之间产生很大的摩擦力，使试件两端的横向变形受到阻碍，故压缩后试件呈鼓形。摩擦力的存在会影响试件的抗压能力甚至破坏形式。为了尽量减少摩擦力的影响，实验时试件两端必须保证平行，并与轴线垂直，使试件受轴向压力。另外。端面加工应有较高的光洁度。

低碳钢压缩时也会发生屈服，但并不象拉伸那样有明显的屈服阶段。因此，在测定Ps时要特别注意观察。在缓慢均匀加载下，测力指针等速转动，当材料发生屈服时，测力指针转动将减慢，甚至倒退。这时对应的载荷即为屈服载荷Ps。屈服之后加载到试件产生明显变形即停止加载。这是因为低碳钢受压时变形较大而不破裂，因此愈压愈扁。横截面增大时，其实际应力不随外载荷增加而增加，故不可能得到载荷Pb,因此也得不到强度极限σb，所以在实验中是以变形来控制加载的。

铸铁试件压缩时，在达到载荷Pb前出现较明显的变形然后破裂，此时试验机测力指针迅速倒退，从动针读取载荷Pb值，铸铁试件后略呈故形，断裂面与试件轴线大约呈45°。

五、实验步骤

（1）试验机准备。根据估算的载荷，选择合适的示力度盘（量程）按相应的操作规程进行操作。(一般根据材料的不同宜选择300KN液压万能试验机和600KN液压万能试验机)

（2）测量试件的直径和高度。测量试件两端及中部三处的截面直径，取三处中小一处的平均直径计算横截面面积。

（3）将试件放在试验机活动台球形支撑板中心处。

（4）开动试验机，使活动台上升，对试件进行缓慢均匀加载，加载速度为0.5mm/min。对于低碳钢，要及时记录其屈服载荷，超过屈服载荷后，继续加载，将试件压成鼓形即可停止加载。铸铁试件加压至试件破坏为止，记录载荷。

（5）取出试件，将试验机恢复原状。观察试件。

试验后材料破坏情况

观察低碳钢铸铁两种材料的破坏变形情况，分析原因：

低碳钢：试样逐渐被压扁，形成圆鼓状。这种材料延展性很好，不会被压断，压缩时产生很大的变形，上下两端面受摩擦力的牵制变形小，而中间受其影响逐渐减弱。

铸铁：压缩时变形很小，承受很大的力之后在大约45度方向产生剪切断裂，说明铸铁材料受压时其抗剪能力小于抗压能力。

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