钢的塑性测试
《钢材质量检验》单元教学设计一、教案头
二、教学过程设计
三、讲义
1.钢的塑性指标
塑性是钢最主要的性能之一，它反映材料受力的作用产生塑性变形的能力。钢的塑性指标是指导冶金厂不断改进生产加工工艺、提高产品质量、生产符合标准的钢材产品，以及指导用户合理选材、正确进行冷热加工和热处理的重要依据。金属的塑性一般采用拉伸试验来检测，拉伸试验规定，金属的塑性指标主要用伸长率和断面收缩率来表示。我国很早就颁布了金属强度和塑性测试标准GB/T228—2002《金属材料的拉伸试验方法》。
2.拉伸试验
拉伸试验是指，将标准试样夹持在拉伸试验机上，均匀施加轴向作用力，测定样品在受力过程中抵抗塑性变形和破坏的能力，即材料的强度和塑性。
金属的塑性指标，伸长率和断面收缩率都是通过拉伸试验得到的拉伸试棒的分析测试得到的。
3.伸长率
（1）伸长率A：试样拉断后，将断口对接在一起时，试样标距的增长量与原始标距长度的百分比。
（2）表示：A =【(L1－L0)/L0】×100%
式中 L0——拉伸试样的原始标距长度；
L1——试样断后标距部分的总长度；
（3）测试方法：用游标卡尺分别测试试样拉伸前、后标距部分的长度L0和L1，代入上式计算即可即可计算伸长率A。具体可参考GB/T228—2002《金属材料的拉伸试验方法》。
注意：测试L1时，左手将拉断的试样紧密地对接在一起，尽量使试样轴线位于一直线上，并采取适当措施（例如：通过螺丝施加压力），使试样断裂部分适当接触。右手持分辨力优于0.1 mm的量具（例如：游标卡尺）对两标线之间的距离进行测量。
4.断面收缩率
（1）断面收缩率Z：试样拉断后，颈缩处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。
（2）表示：Z =【(S0－S1)/S0】×100%
式中 S0——拉伸前试样的原始横截面积；
S1——试样断后颈缩处的最小截面积；
（3）测试方法：用螺旋测微器测试试样拉伸前的原始直径d0，代入面积公式计算S0；试样拉断后，左手将试样断口紧紧对接在一起，右手持游标卡尺测试试样拉断后的直径d u，通过面积公式计算S1。将S0和S1代入上式即可计算断面收缩率Z。具体可参考GB/T228—2002《金属材料的拉伸试验方法》。
注意：测试d1时，将试样断裂部分仔细地配接在一起，使其轴线处于同一直线上。对于圆形横截面试样，在缩颈最小处相互垂直的方向测量直径，准确到±1%，取其算术平均值计算d1，通过面积公式即可计算S1。
5.伸长率、断面收缩率与材料性能的关系
通常，A、Z的数值越大，材料的塑性越好。不同钢种的塑性要求围不同；同一产品，其加工工艺不同，塑性指标也有差异。例如：随着碳含量的增加，钢的强度增高而塑性减小；随着温度的升高，塑性越好。所以钢材的轧制和锻造时都要将其加热到一定温度，以便于塑性成形。
四、训练任务
1.任务名称：钢的塑性指标测试
2.任务要求：①小组长明确分工，组协助完成任务。
②工作细致认真，能熟练使用游标卡尺和螺旋测微器。
③数据结果分析要思路清晰，任务单填写要求工整整洁。
④小组展示语言要大方得体，小组评价时要客观公正。
3.实训用具：拉伸试验前和拉伸试验后的试样各1支、游标卡尺、螺旋测微器。
4.操作步骤：
（1）做拉伸试验前，在试样上标注原始标距长度的刻线，要求按短标距试样走L0 = 5d0
（2）用游标卡尺测量拉伸试验前试样的原始标距长度L0，将结果记录在任务单的指定位置。
（3）左手将拉断的试样紧密地对接在一起，尽量使试样轴线位于一直线上，使试样断裂部分适当接触。右手持游标卡尺测量断后标距长度L10，将结果记录在任务单的指定位置。
（4）将上述测试结果带入伸长率计算公式，计算钢的伸长率A，将结果记录在任务单的指定位
置。
（5）利用螺旋测微器测试拉伸试样的原始直径，沿垂直方向各测一次，取平均值作为试样的原始直径d0，通过面积公式计算其原始横截面积S0。
（6）将试样断裂部分仔细地配接在一起，使其轴线处于同一直线上。对于圆形横截面试样，用游标卡尺在缩颈最小处相互垂直的方向测量直径，准确到±1%，取其算术平均值计算d1，通过面积公式计算S1。
（7）将上述测试结果带入断面收缩率计算公式，计算钢的断面收缩率Z，将结果记录在任务单的指定位置。
（8）根据伸长率、断面收缩率的数值，与企业标准中的规定值作比较，评判钢的塑性指标是否合格。
（9）各组派代表上讲台展示本组的测试结果，并简要分析数据或结果的处理过程。
（10）教师给出标准值和评分标准，学生完成组自评、小组互评。
（11）教师对本次训练项目和知识点做总结，布置下次课的任务。
参考资料：GB/T228—2002《金属材料的拉伸试验方法》
5. 实训任务单
本次实训将学生分为三组，按照GB/T228—2002《金属材料的拉伸试验方法》中的相关要求和测试方法，测试碳素结构钢Q195拉伸前后的标准试样，并按要求计算其塑性指标。将测试的指标与标准值对照，判别本批次产品是否合格。
五、教学评价
教师给出评分标准。各小组进行小组间互评、小组自评打分，教师做整体评价。具体评分标准如下：