材料力学实验书

材料力学性能

验 指 导 郑镇洙 编

哈尔滨工业大学

2005年2月

实书

实验一、金属拉伸试验

1. 实验目的

(1)熟悉拉伸试验机； (2)掌握拉伸试验方法；

(3)熟练掌握拉伸曲线意义及强度塑性指标的计算方法。

2. 实验用材料和试样

45钢退火态，d0＝10mm的圆形短比例试样。 每个实验小组领取拉伸试样两根。

3. 实验设备和仪器

(1)万能材料试验机；

(2)拉力传感器和位移传感器各一个；

(3)动态电阻应变仪及X－Y函数记录仪各一台; (4)引伸计一只用以测定规定残余伸长应力。

(5)标定器一台。

(6)游标卡尺(最小刻度值为0.01mm)、手锤、冲头或打标点机、钢字等。

4. 实验方法和步骤

4.1 课前预习

查阅拉伸试验相关国家标准，了解有关拉伸性能指标的定义及测试方法。

4.2 试样的准备

(1)了解试样的材料与热处理状态，并在试样两头端部打上编号； (2)用游标卡尺测量试样横截面尺寸；

(3)在试样上标出原始标距，并将试样标距范围内的部分均分为10等分，轻轻打上标点。

4.3 试验设备和仪器的准备

认真听取教师对本实验所用设备和仪器的讲解和观摩示范操作，然后动手做准备工作。

(1)了解所用设备和仪器的构造原理、特性和基本参数。学习操作规程和安全事项，掌握操作方法；

(2)安装自动记录绘图装置，并调整放大倍数;

(3)用标定器对位移传感器及记录装置和引伸计进行标定； (4)根据被测材料特性估计最大拉伸力，选择试验机量程。 4.4 试验步骤

(1)用图解法确定其中一根试样的各个特征点载荷，并计算相应的强度指标；

(2)用引伸计测量另一根试样的规定残余伸长应力?r0.01。当用引伸计测出Pr0.01以后取下引伸计，将试样拉断；

(3)测量两根试样拉断后的标距L1及缩颈处最小直径d1,并分别计算?及?。

5. 对实验报告的要求

(1)说明本实验用设备、仪器型号及特性，画出试样草图；

(2)说明用图解法测定金属材料拉伸性能指标的过程，并附拉伸图及试验记录表； (3)说明用引伸计法测定金属材料?r0.01的过程，并附试验记录表； (4)讨论规定非比例伸长应力与规定残余伸长应力的区别。

注：1.本实验所依据的国家标准：

(1)GB 228—87 金属拉伸试验方法 (2)GB6397—86 金属拉伸试验试样 2.试样伸长的定义：

按GB 228—87，材料的“规定微量塑性伸长应力” 按照测定方法不同，可分为“规定非比例伸长应力?p”、“规定残余伸长应力?r”及“规定总伸长应力?t”三种，其定义如图1所示。即：

(1) 比例伸长：ab； (2) 非比例伸长：bc(OD)； (3) 残余伸长：OE； (4) 总伸长：ac(OG)。

图1 试样伸长的定义

实验二、硬度试验

1. 实验目的

(1)掌握布氏、洛氏、维氏硬度的试验原理和测定方法； (2)了解各种硬度试验方法的特点、应用范围及选用原则； (3)能够根据材料种类及组织状态选择合适的硬度试验法。

2. 实验用材料及试样

本实验应准备多个材料种类、工艺条件和形状尺寸不同的试样，以便学生学会根据材料种类和状态正确选择硬度实验方法、确定试验条件，并掌握各种硬度试验操作方法。如灰铸铁、45钢(淬火、调质、退火态)、铝基复合材料、ZrO2陶瓷等。

3. 实验设备及仪器

(1)硬度计: 布氏、洛氏、维氏硬度计各一台; (2)读数放大镜: 最小分度值为0.01mm一个;

(3)标准硬度块：不同硬度试验方法的二等标准硬度块各一套。

4. 实验方法和步骤

(1)课前预习：查阅硬度试验相关国家标准，掌握硬度试验原理；

(2)了解各种硬度计的构造原理，学习操作规程及安全事项，掌握操作方法。 (3)对各种试样选择可用的硬度试验方法、确定试验条件、进行试样准备(对测试面

打磨)，并根据试验条件更换压头及砝码，根据试样形状更换工作台； (4)用标准硬度块校验硬度计；

(5)测定各种试样的硬度，记录试验结果。

5. 对实验报告的要求

(1)说明本实验使用的各种硬度计的型号及操作程序; (2)分析各种试样的硬度试验方法与试验条件的选择原则； (3)说明各种硬度值表示方法的意义；

(4)对同一试样不同硬度试验结果进行对比分析，并进行误差分析(附硬度试验记录)。(1)GB 23l－84 金属布氏硬度试验方法； (2)GB/T 230－91 金属洛氏硬度试验方法； (3)GB 4340－84 金属维氏硬度试验方法。

注：本实验所依据的国家标准：

实验三、显微硬度试验

1. 实验目的

(1)掌握显微维氏硬度的试验原理和测定方法； (2)了解显微硬度试验在材料研究中的应用。

2. 实验用材料及试样

2.1 实验材料

本实验应准备多个材料种类、工艺条件不同的试样，以便学生学会根据材料种类和状态正确选择载荷等试验条件。如45钢(淬火、调质、退火态)、铝基复合材料、ZrO2陶瓷以及各种表面强化处理试样等。 2.2 试样准备

按金相样品要求进行试样的磨制、抛光及浸蚀，对表面强化试样应进行截面抛光制备。

3. 实验设备及仪器

(1)硬度计: 显微硬度计; (2)标准硬度块：一套。 (3)金相预磨及抛光机：各一套。

4. 实验方法和步骤

(1)课前预习：查阅显微硬度试验相关国家标准，了解显微硬度试验原理； (2)了解显微硬度计的构造原理，学习操作规程及安全事项，掌握操作方法。 (3)对各种试样选择合适的载荷等试验条件；

(4)用标准硬度块校验硬度计；

(5)测定各种试样的表面硬度及截面硬度分布，记录试验结果。

5. 对实验报告的要求

(1)说明本实验使用的硬度计的型号及操作程序; (2)分析各种试样的显微硬度试验规程的选择原则；

(3)说明不同试样不同位置所测硬度值的意义，并附显微组织示意图； (4)分析表面强化试样的截面硬度分布，并附显微硬度分布曲线； (4)进行误差分析(附硬度试验记录)。

注：本实验所依据的国家标准GB4342—84 金属显微维氏硬度试验方法。

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