低碳钢拉伸试验报告材科095班姓名：何钦生学号：40930354一、试验目的1.测定低碳钢在退火、正火和淬火三种不同热处理状态下的强度与塑性性能。

2.测定低碳钢的应变硬化指数和应变硬化系数。

二、试验要求按照相关国际标准（GB/T228-2002:金属材料室温拉伸试验方法）要求完成试验测量工作。

三、实验原理本试验在室温下（18℃满足10℃−35℃的要求）分别进行退火、正火和淬火三种不同热处理状态下的低碳钢试样的拉伸试验，结合拉伸曲线，观察拉伸过程中弹性变形、塑性变形等各阶段的实验现象。

通过比较，分析不同热处理状态下的试样呈现不同强度与塑性性能的原因；并通过Hollomon公式计算出应变硬化系数和应变硬化系数来表征试样材料在硬化能力方面的性能。

金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺方法。

热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。

这些过程互相衔接，不可间断。

退火→将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却(冷却速度最慢)，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。

其组织晶粒细小均匀，碳化物呈颗粒状，分布均匀。

正火→将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，其组织可能是珠光体、贝氏体、马氏体或它们的混合组织，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。

淬火→将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。

其组织可能为片状马氏体、板状马氏体、片状贝氏体或它们的混合组织。

淬火后钢件变硬，但同时变脆。

为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于710℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。

一般退火的冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。

强度是指金属材料在静荷作用下抵抗破坏（过量塑性变形或断裂）的性能。

由于载荷的作用方式有拉伸、压缩、弯曲、剪切等形式，所以强度也分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。

各种强度间常有一定的联系，使用中一般较多以抗拉强度作为最基本的强度指标。

塑性是指金属材料在载荷作用下，产生塑性变形（永久变形）而不破坏的能力。

四、试验准备1.试验试样本次试验采用圆形截面的试样，直径是10mm，原始标距为50mm，平行长度L e≥55mm。

试样平行长度和夹持头部之间以过渡弧连接，过渡弧的半径应≥0.75d即7.5mm，试样头部形状应试验机夹头的夹持，并要求试样的直径尺寸公差为±0.07mm，形状公差即沿着试样的平衡长度的最大直径与最小直径之差不超过0.04mm。

2. 试验设备对于比例试样，需要将原始标距的计算值修约至最接近5的倍数，向中间数值较大一方修约，原始标距的标记应准确到±1%，即±0.5mm。

测量原始直径的分辨率不大于0.05mm。

试验机应变速率为0.00025/s-0.0025/s，试验过程中最大试验力为47.1KN,均匀最大形变量可达30%以上，试验机应为或优于1级，引伸计不应劣于2级。

测量断后标距应准确到±0.25mm，断后最小横截面对应的最小横截面积应准确到±2%。

综上，本次试验的试验仪器有50分度游标卡尺、引伸计、电子万能试验机。

WDW-200D微型控制电子万能材料试验机参数：五、试验过程1.测量划线分别非3个试样编号，测量其两端及中间三处截面的直径，并在每处截面取相互垂直的两个方向各测一次，做好数据记录（见表1）。

在每个试样两端涂色，用划线机刻划原始标距。

2.安装引伸计首先在1号试样上装好引伸计，用皮筋固定好后用试验机的夹头夹好固定，准备开始拉伸试样。

3.开始拉伸开动试验机，开始缓慢加载，并注意载荷变化及绘图情况，当载荷出现下降或曲线发生弯折时，说明材料发生屈服，屈服后载荷达到最大并出现下降时，取下引伸计，继续加载直至试样断裂，停下试验机。

4.断后测量将断后试样拼接在一起，测量断后标距，在缩颈最小处相互垂直的测量断后直径，做好数据记录（见表2）。

5. 重复2-4步骤，测量其余试样。

六、 数据处理根据电脑绘图，读出抗拉强度和屈服强度，并计算伸长率和截面收缩率（见表3）。

伸长率A =(L u −L 0) L 0×100% 截面收缩率Z =(S 0−S u ) S 0×100% A 1=68.9 −5050×100%=38.8% A6 .87−5050=25.7% A 368.88−5050=37.8%Z 1=78.71− 6.0478.71×100%=66.9% Z =78.39− 3.6678.39=69.8 Z 3=80.13− 9.3180.13=63.4%根据拉伸曲线，在均匀塑性变形阶段均匀的取点若干，分别计算出个点所代表的真应力及真应变（即S 及e ），然后以ln e 为横坐标，以ln S 为纵坐标作图，并拟合直线，其斜率即为应变硬化指数n ，截距即为ln K 。

其中：工程应变ε=∆LL0工程应力σ=PS0真应变S=σ(1+ε)真应力e=ln(1+ε) 1号试样拉伸曲线如下：取点及计算结果如下:拟合曲线为：由此得n=0.2964，ln K=6.7166，从而K=826MPa 2号试样拉伸曲线如下：取点及计算结果如下:拟合曲线为：由此得n=0.2255，ln K=6.9144，从而K=1007MPa 3号试样拉伸曲线如下：取点及计算结果如下:拟合曲线为：由此得n=0.2696，ln K=6.7709，从而K=872MPa 七、试验结论因 R m1<R m3<R m , R eL1<R eL3<R eL , A<A3<A1收缩率不具可比性。

从而2号试样是淬火态的低碳钢，其强度最高，塑性最差；1号试样是退火态的低碳钢，其强度最低，塑性最好；3号试样是正火态的低碳钢，其强度和塑性都介于淬火与退火之间。

又n<n3<n1故试样应变硬化能力及塑性为：2号<3号<1号，这与上面得出的结论一致。

八、误差分析本次试验的直接测量量有原始标距、原始直径、断后标距以及颈缩处最小直径，其误差为游标卡尺的精度，即±0.02mm；拉伸过程中试样所受的纵向载荷，其误差为示值的0.5%；另有引伸计所测试样的微小伸长量，其误差为示值的1%。

另外，间接测量量的误差需由对应误差公式计算得出：∆A=|ðA|∆L0+|ðAu|∆L u=L uL0∆L0+1∆L u(其中∆L0=0.5mm，∆L u=0.25mm)∆Z=|ðZðd0|∆d0+|ðZðd u|∆d u=d ud03∆d0+2d ud0∆d u(其中∆d0=0.02mm，∆d u=1%d u)∆R m=4πd02∆P+2R m∆d0d0=(0.5%+2∆d0d0)R m∆R eL=4πd02∆P eL+2R eL∆d0d0=(0.5%+2∆d0d0)R eL将各数据带入误差公式计算得：∆A1=68.9250×0.5+150×0.25=1.88%即1号试样的断后伸长率为38.8%±1.88%，修约后值39.0%在此范围内，故试验数据可靠。

∆A=62.8750×0.5+150×0.25=1.75%即2号试样的断后伸长率为25.7%±1.75%，修约后值25.5%在此范围内，故试验数据可靠。

∆A3=68.88×0.5+1×0.25=1.88%即3号试样的断后伸长率为37.8%±1.88%，修约后值38.0%在此范围内，故试验数据可靠。

∆Z1=2×5.7610.013×0.02+2×5.7610.01×5.76%=0.79%即1号试样的截面收缩率为66.9%±0.79%，修约后值67.0%在此范围内，故试验数据可靠。

∆Z=2×5.499.993×0.02+2×5.499.99×5.49%=0.72%即2号试样的断后伸长率为69.8%±0.72%，修约后值70.0%在此范围内，故试验数据可靠。

∆Z1=2×6.113×0.02+2×6.11×6.11%=0.88%即3号试样的断后伸长率为63.4%±0.88%，修约后值63.5%在此范围内，故试验数据可靠。

∆R m1=(0.5%+2×0.0210.01)399.20=3.59MPa即1号试样的抗拉强度为399.20±3.59MPa，修约后值400MPa在此范围内，故试验数据可靠。

∆R m=(0.5%+2×0.029.99)541.43=4.88MPa即2号试样的抗拉强度为541.43±4.88MPa,修约后值540MPa在此范围内，故试验数据可靠。

∆R m3=(0.5%+2×0.0210.10)445.89=4.00MPa即3号试样的抗拉强度为445.89±4.00MPa,修约后值445MPa在此范围内，故试验数据可靠。

∆R eL1=(0.5%+2×0.0210.01)245.41=2.21MPa即1号试样的屈服强度为245.41±2.21MPa，修约后值245MPa在此范围内，故试验数据可靠。

∆R eL=(0.5%+2×0.029.99)377.68=3.40MPa即2号试样的屈服强度为377.68±3.40MPa,修约后值380MPa在此范围内，故试验数据可靠。

∆R eL3=(0.5%+2×0.0210.10)290.34=2.60MPa即3号试样的屈服强度为290.34±2.60MPa，修约后值290MPa在此范围内，故试验数据可靠。

附录：对各性能测量结果的修约要求：。