低碳钢和铸铁在拉伸和压缩时的力学性能

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低碳钢和铸铁在拉伸和压缩时地力学性能

根据材料在常温,静荷载下拉伸试验所得地伸长率大小,将材料区分为塑性材料和脆性材料.它是由试验来测定地.工程上常用地材料品种很多,下面我们以低碳钢和铸铁为主要代表,分析材料拉伸和压缩时地力学性能. .低碳钢拉伸实验

在拉伸实验中,随着载荷地逐渐增大,材料呈现出不同地力学性能: ()弹性阶段

在拉伸地初始阶段,σε曲线为一直线,说明应力与应变成正比,即满足胡克定理,此阶段称为线形阶段.线性段地最高点则称为材料地比例极限(σ),线性段地直线斜率即为材料地弹性摸量.线性阶段后,σε曲线不为直线,应力应变不再成正比,但若在整个弹性阶段卸载,应力应变曲线会沿原曲线返回,载荷卸到零时,变形也完全消失.卸载后变形能完全消失地应力最大点称为材料地弹性极限(σ),一般对于钢等许多材料,其弹性极限与比例极限非常接近.b5E2R。 (2)屈服阶段

超过弹性阶段后,应力几乎不变,只是在某一微小范围内上下波动,而应变却急剧增长,这种现象成为屈服.使材料发生屈服地应力称为屈服应力或屈服极限(σ).当材料屈服时,如果用砂纸将试件表面

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打磨,会发现试件表面呈现出与轴线成°斜纹.这是由于试件地°斜截面上作用有最大切应力,这些斜纹是由于材料沿最大切应力作用面产生滑移所造成地,故称为滑移线.p1Ean。 ()强化阶段

经过屈服阶段后,应力应变曲线呈现曲线上升趋势,这说明材料地抗变形能力又增强了,这种现象称为应变硬化.若在此阶段卸载,则卸载过程地应力应变曲线为一条斜线,其斜率与比例阶段地直线段斜率大致相等.当载荷卸载到零时,变形并未完全消失,应力减小至零时残留地应变称为塑性应变或残余应变,相应地应力减小至零时消失地应变称为弹性应变.卸载完之后,立即再加载,则加载时地应力应变关系基本上沿卸载时地直线变化.因此,如果将卸载后已有塑性变形地试样重新进行拉伸实验,其比例极限或弹性极限将得到提高,这一现象称为冷作硬化.DXDiT。 在硬化阶段应力应变曲线存在一个最高点,该最高点对应地应力称为材料地强度极限(σ),强度极限所对应地载荷为试件所能承受地最大载荷.RTCrp。 ()局部变形阶段

试样拉伸达到强度极限σ之前,在标距范围内地变形是均匀地.当应力增大至强度极限σ之后,试样出现局部显著收缩,这一现象称为颈缩.颈缩出现后,使试件继续变形所需载荷减小,故应力应变曲线呈

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现下降趋势,直至最后在点断裂.试样地断裂位置处于颈缩处,断口形状呈杯状,这说明引起试样破坏地原因不仅有拉应力还有切应力.5PCzV。 ()伸长率和断面收缩率

试样拉断后,由于保留了塑性变形,标距由原来地变为.用百分比表示地比值 δ()*

称为伸长率.试样地塑性变形越大,δ也越大.因此,伸长率是衡量材料塑性地指标.

原始横截面面积为地试样,拉断后缩颈处地最小横截面面积变为,用百分比表示地 比值 Ψ()*

称为断面收缩率.Ψ也是衡量材料塑性地指标.

所以,低碳钢拉伸破坏变形很大,断口缩颈后,端口有度茬口,由于该方向上存在最大剪应力τ造成地,属于剪切破坏力.jLBHr。 .铸铁拉伸实验

铸铁是含碳量大于并含有较多硅,锰,硫,磷等元素地多元铁基合金.铸铁具有许多优良地性能及生产简便,成本低廉等优点,因而是应用

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最广泛地材料之一.铸铁在拉伸时地力学性能明显不同于低碳钢,铸铁从开始受力直至断裂,变形始终很小,既不存在屈服阶段,也无颈缩现象.断口垂直于试样轴线,这说明引起试样破坏地原因.xHAQX。 铸铁拉伸破坏断口与正应力方向垂直说明由拉应力拉断地,属于拉伸破坏,正应力大于了许用值.

三、低碳钢和铸铁在拉伸和压缩时力学性质地异同点综述 在工程建设中,低碳钢是典型地塑性材料,铸铁是典型地脆性材料.塑性材料和脆性材料在力学性能上地主要特征是:塑性材料在断裂前地变形较大,塑性指标(断后伸长率和断面收缩率)较高,抗拉能力较好,其常用地强度指标是屈服强度,一般地说,在拉伸和压缩时地屈服强度相同:脆性材料在断裂前地保存较小,塑性指标较低,其强度指标是强度极限,而且其拉伸强度远低于压缩强度.但是,材料不管是塑性地还是脆性地,将随材料所处地温度、应变速率和应力状态等条件地变化而不同.LDAYt。 4 / 4

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