低碳钢和铸铁在拉伸和压缩时的力学性能(可编辑修改word版)
低碳钢和铸铁的拉伸与压缩试验
低碳钢和铸铁的拉伸与压缩试验一、试验目的1.测定低碳钢在拉伸时的下屈服强度人.、抗拉强度《、断后伸长率4和断面收缩率观看低碳钢在拉伸过程中的各种现象（包括屈服、强化、缩颈及断裂），并绘制拉伸图（F一ΔL曲线）。
2.测定铸铁的抗拉强度兄。
3.测定铸铁的抗压强度，观看低碳钢和铸铁压缩时的变形和破坏现象，并进行比较。
二、试验设施与试样材料试验机，试样分划机或冲点机，游标卡尺，低碳钢和铸铁的拉伸试样，压缩试样。
三、试验步骤1.低碳钢拉伸试验（1）试样预备为便于观看试样标距范围内伸长沿轴向的分布状况和测量拉断后的标距人，在试样平行长度内涂上快干着色涂料，然后用特地的划线机，在标距屋范围内每隔10mm （对长试样）或每隔5mm （对短试样）刻划一根圆周线，或用冲点机冲点标记，将标距L fl分成10格。
因直径d 0沿试样长度不匀称，故用游标卡尺在标距的两端及中间三个横截面I、II、ΠI处，在相互垂直的两个直径方向上各测量一次，记入表1-1,算出各自的平均直径，取其中最小的一个作为原始直径d Q ,计算试样的最小原始横截面面积S 1, , S fl取三位有效数字。
（2）试验机预备依据低碳钢的抗拉强度尼和试样原始横截面面积5。
，由公式尼兀估算拉断试样所需的最大力晨°依据估算的心的大小，选择试验机合适的量程。
试验机调“零工（3）安装试样将试件的一段夹持在固定夹头内，移动可动夹头至适当位置，牢靠地夹好试件的另一端。
（4）检查及试机请老师检查以上步骤完成状况，获得认可后在比例极限内施力至10kN,然后卸力至接近零点，以检查试验机工作是否正常。
（5）施力测读启动试验机加载部分，缓慢匀称地施力。
留意观看试件的拉伸图，参照图5-8所示的几种屈服图形，确定下屈服力记入表・2。
过了屈服阶段后，可用较快的速度施力，直至试样断裂为止。
读出最大力片，记入表Cl-2o(6)取下试样，试验机复位。
(7)依据断口位置采纳直接法或移位法测量拉断后的标距人，并在缩颈最小处两个相互垂直的方向上测量其直径，取其平均值为4,，计算缩颈处最小横截面面积黑，将有关数据填入表l-30需要指出的是，在测量4和Z时，应将断裂试样的两段在断裂处紧密对接在一起，尽量使其轴线位于同始终线上。
低碳钢与铸铁的拉伸、压缩和扭转实验
低碳钢与铸铁的拉伸、压缩和扭转实验一、实验目的1、测定拉伸时低碳钢的下屈服强度s σ，抗拉强度b σ，断后伸长率δ和断面收缩率ψ，测定铸铁的抗拉强度b σ。
2、测定压缩时低碳钢压下屈服强度s σ，铸铁抗压强度b σ。
3、测定扭转时低碳钢的屈服强度、 抗扭强度；铸铁抗扭强度。
二、实验原理 (一）拉伸1.拉伸时低碳钢的下屈服极限s σ及抗拉强度b σ的测定。
书P19屈服阶段过后，进入强化阶段，试样又恢复了承载能力，载荷到达最大值F b ，时，试样某一局部的截面明显缩小，出现“颈缩”现象，这时示力盘的从动针停留在F b 不动，主动针则迅速倒退表明载荷迅速下降，试样即将被拉断。
以试样的初始横截面面积A 除F b 得抗拉强度为0A P bb =σ2. 伸时低碳钢的断后伸长率δ和断面收缩率ψ的测定P20铸铁试件在变形极小时，就达到最大载荷P b 而突然发生断裂。
没有屈服和颈缩现象，其强度极限远小于低碳钢的强度极限。
（二）压缩材料压缩时的力学性质可以由压缩时的力与变形关系曲线表示。
铸铁受压时曲线上没有屈服阶段，但曲线明显变弯，断裂时有明显的塑性变形。
由于试件承受压缩时，上下两端面与压头之间有很大的摩擦力，使试件两端的横向变形受到阻碍，故压缩后试件呈鼓形。
铸铁压缩实验的强度极限：b σ=Fb/A0（A0为试件变形前的横截面积）。
（三）扭转P32 三、实验设备万能材料试验机 扭转试验机 游标卡尺。
四、实验步骤 1.测量试样尺寸测定试样初始直径，并用粉笔在试样上画一长为50mm 的标记。
图22、试验机准备（1）检查试验机的夹具是否安装好，各种限位是否在实验状态下就位；（2）启动试验机的动力电源及计算机的电源；（3）调出试验机的操作软件，按提示逐步进行操作；（4）安装试件。
（5）启进行调零，回到试验初始状态；（6）根据实验设定，点击开始实验，注意观察试验中的试件及计算机上的曲线变化；（7）实验完成，记录数据；（8）试件破坏后（非破坏性试验应先卸载），断开控制器并关闭，关闭动力系统及计算机系统，清理还原。
低碳钢和铸铁压缩实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除低碳钢和铸铁压缩实验报告篇一：低碳钢和铸铁的拉伸与压缩试验低碳钢和铸铁的拉伸与压缩试验一、实验目的1．测定低碳钢在拉伸时的下屈服强度ReL、抗拉强度Rm、断后伸长率A和断面收缩率Z。
观察低碳钢在拉伸过程中的各种现象（包括屈服、强化、缩颈及断裂），并绘制拉伸图（F－?L曲线）。
2．测定铸铁的抗拉强度Rm。
3．测定铸铁的抗压强度?较。
bc，观察低碳钢和铸铁压缩时的变形和破坏现象，并进行比二、实验设备与试样材料试验机，试样分划机或冲点机，游标卡尺，低碳钢和铸铁的拉伸试样，压缩试样。
三、实验步骤1.低碳钢拉伸试验（1）试样准备为便于观察试样标距范围内伸长沿轴向的分布情况和测量拉断后的标距Lu，在试样平行长度内涂上快干着色涂料，然后用专门的划线机，在标距L0范围内每隔10mm（对长试样）或每隔5mm（对短试样）刻划一根圆周线，或用冲点机冲点标记，将标距L0分成10格。
因直径d0沿试样长度不均匀，故用游标卡尺在标距的两端及中间三个横截面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处，在互相垂直的两个直径方向上各测量一次，记入表1-1，算出各自的平均直径，取其中最小的一个作为原始直径d0，计算试样的最小原始横截面面积s0，s0取三位有效数字。
（2）试验机准备根据低碳钢的抗拉强度Rm和试样原始横截面面积s0，由公式Fm=Rms0估算拉断试样所需的最大力Fm。
根据估算的Fm的大小，选择试验机合适的量程。
试验机调“零”。
（3）安装试样将试件的一段夹持在固定夹头内，移动可动夹头至适当位置，可靠地夹好试件的另一端。
（4）检查及试机请教师检查以上步骤完成情况，获得认可后在比例极限内施力至10kn，然后卸力至接近零点，以检查试验机工作是否正常。
（5）施力测读启动试验机加载部分，缓慢均匀地施力。
注意观察试件的拉伸图，参照图5-8所示的几种屈服图形，确定下屈服力FeL，记入表1-2。
过了屈服阶段后，可用较快的速度施力，直至试样断裂为止。
低碳钢和铸铁拉伸试验
实验编号2 低碳钢和铸铁的拉伸实验低碳钢和铸铁拉伸试验一、概述常温，静载下的轴向拉伸试验是材料力学实验中最基本，应用最广泛的实验。
通过拉伸试验，可以全面地测定材料地力学性能，如弹性、塑性、强度、断裂等力学性能指标。
弹性模量E是表征材料力学性能中弹性的重要指标之一，它反映了材料抵抗弹性变形的能力。
这些性能指标对材料力学地分析计算、工程设计、选择材料和新材料开发都有极其重要的作用。
二、实验目的1、测定低碳钢的下屈服点бSL、抗拉强度б b 、断后伸长率δ、断面收缩率ψ2、验证虎克定律，测定低碳钢的弹性模量E3、测定铸铁的抗拉强度бb4、观察分析两种材料在拉伸过程中的各种现象5、学习自动绘制σ－ε曲线及微机控制电子万能实验机、电子引伸计的操作三、实验设备和仪器1、微机控制电子万能实验机(10T)2、游标卡尺3、低碳钢和铸铁圆形拉伸试样四、实验原理1、低碳钢拉伸低碳钢拉伸实验过程分四个阶段：(1)、弹性阶段OE，在此阶段中的OP段拉力和伸长成正比关系，表明钢材的称为应力和应变为线性关系。
完全遵循虎克定律б＝Eε，故点P的应力бP 材料的比例极限。
如图1-1所示，当应力继续增加达到材料的弹性极限бE 对应的E点时，应力和应变间的关系不再是线性关系，但变形仍然是弹性的，即卸除拉力后变形完全消失，工程上对弹性极限和比例极限不严格的区分它们。
（2）、屈服阶段ES，当应力超过弹性极限到达S点时，应变有明显的增加，而应力先是下降，然后作微小的波动，在σ－ε曲线上出现锯齿形线段。
这种应力基本保持不变，而应变显著增加的现象，称为屈服。
在屈服阶段内的最高应力和最低应力分别称为上屈服极限和下屈服极限。
上屈服极限的数值与试样形状、加载速度等因素有关，一般不稳定。
下屈服极限则有比较稳定的数值，能够反应材料的性能。
通常把下屈服极限称为屈服极限或屈服点，用бSL来表示。
屈服应力是衡量材料强度的一个重要指标。
其计算公式为бSL=F SL/A0（3）、强化阶段SB，过了屈服阶段以后，试样材料因塑性变形其内部晶体组织结构重新得到了调整，其抵抗变形的能力有所增强，随着拉力的增加，伸长变形也随之增加，拉伸曲线继续上升。
低碳钢和铸铁拉伸和压缩试验
低碳钢和铸铁拉伸压缩实验报告摘要：材料的力学性能也称为机械性质，是指材料在外力作用下表现的变形、破坏等方面的特性。
它是由试验来测定的。
工程上常用的材料品种很多，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的力学性能。
关键字：低碳钢 铸铁 拉伸压缩实验 破坏机理一．拉伸实验1.低碳钢拉伸实验拉伸实验试件 低碳钢拉伸图在拉伸实验中，随着载荷的逐渐增大，材料呈现出不同的力学性能：低碳钢拉伸应力-应变曲线（1）弹性阶段（Ob段）在拉伸的初始阶段，σ-ε曲线（Oa段）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。
线性段的最高点则称为材料的比例极限（σp），线性段的直线斜率即为材料的弹性摸量E。
线性阶段后，σ-ε曲线不为直线（ab段），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的应力最大点称为材料的弹性极限（σe），一般对于钢等许多材料，其弹性极限与比例极限非常接近。
（2）屈服阶段（bc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。
使材料发生屈服的应力称为屈服应力或屈服极限（σs）。
当材料屈服时，如果用砂纸将试件表面打磨，会发现试件表面呈现出与轴线成45°斜纹。
这是由于试件的45°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的，故称为滑移线。
（3）强化阶段（ce段）经过屈服阶段后，应力应变曲线呈现曲线上升趋势，这说明材料的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，则卸载过程的应力应变曲线为一条斜线（如d-d＇斜线），其斜率与比例阶段的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的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的应变称为弹性应变。
低碳钢和铸铁力学性能分析
低碳钢和铸铁力学性能分析题目：低碳钢和铸铁的力学性能分析学院：机械工程学院学号：xxxxxxxxxxx 姓名：专业班级：xxx 指导老师：xxx 日期：2019年4月低碳钢和铸铁的力学性能分析作者：xxx作者单位：255000 山东理工大学摘要：材料的力学性能是指在外力作用下所表现出的抵抗能力。
由于载荷形式的不同，材料可表现出不同的力学性能，如强度、硬度、塑形、韧度、疲劳强度等。
材料的力学性能是零件设计、材料选择及工艺评定的主要依据。
本文主要讨论低碳钢和铸铁的力学性能在拉伸和压缩情况下的影响。
关键词：低碳钢、铸铁、拉伸、压缩（一）材料微观组成分析材料的微观结构几乎决定了外在性能，所以要了解研究材料的性能必须深入研究材料的组成成分。
而研究材料的组成成分需要从下面这张铁碳合金相图说起。
这张图记录了奥氏体在在不同温度下的恒温转变时组成成份和物质状态的变化。
低碳钢是指碳含量低于0.3%的碳素钢;铸铁是指碳含量在2.11%-6.69%的金属，其中用于拉伸和压缩试验的铸铁为灰口铸铁，成分一般范围为Wc=2.5%-4.0% Wsi=1.0%-2.2% Wmn=0.5%-1.3%Ws≤0.15% Wp≤0.3%。
低碳钢经过奥氏体转变的基体是铁素体和珠光体，灰口铸铁的基体是珠光体二次渗碳体和莱氏体。
铁素体和工业纯铁相似，塑形韧性较好，强度硬度较低。
渗碳体是一种复杂的间隙化合物，硬度很高，但塑性和韧性几乎为零，是钢中的主要强化相。
珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物，常见的形态是两者呈片层相间分布，片层越细强度越高。
铸铁中的莱氏体是由珠光体和渗碳体组成的机械混合物，其中渗碳体较多，脆性大，硬度高，塑形很差。
12（二）拉伸试验12A :奥氏体 F:铁素体 P:珠光体 Fe3C:渗碳体 Ld：莱氏体δ：固相区 L:液相区1低碳钢碳含量较低，请强度硬度低，塑形较好，拉伸实验结果3如图可分为四个阶段，即弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和局部变形阶段，对应应力大小分别为ζe、ζs、ζp,材料的变形程度逐渐变大。
低碳钢和灰口铸铁的拉伸,压缩实验
低碳钢和灰口铸铁的拉伸、压缩实验1 实验目的⑴．观察低碳钢在拉伸时的各种现象,并测定低碳钢在拉伸时的屈服极限s σ,强度极限b σ,延伸率10δ和断面收缩率ψ。
⑵.观察铸铁在轴向拉伸时的各种现象。
⑶.观察低碳钢和铸铁在轴向压缩过程中的各种现象。
⑷.观察试样受力和变形两者间的相互关系,并注意观察材料的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象。
测定该试样所代表材料的F S 、F b 和l ∆等值。
⑸.对典型的塑性材料和脆性材料进行受力变形现象比较，对其强度指标和塑性指标进行比较。
⑹.学习、掌握电子万能试验机的使用方法及其工作原理。
2 仪器设备和量具50KN 电子万能试验机，单向引伸计，钢板尺，游标卡尺。
3 试件实验证明，试件尺寸和形状对实验结果有影响。
为了便于比较各种材料的机械性能，国家标准中对试件的尺寸和形状有统一规定。
根据国家标准，（GB6397-86），将金属拉伸比例试件的尺寸列表如下：本实验的拉伸试件采用国家标准中规定的长比例试件(图2－1),实验段直径mm d 100=,标距mm l 1000=。
本实验的压缩试件采用国家标准（GB7314-87）中规定的圆柱形试件2/0=d h ，mm d 150=（图2－2）。
4 实验原理和方法（一）低碳钢的拉伸实验在拉伸实验前，测定低碳钢试件的直径0d 和标距0l 。
实验时，首先将试件安装在实验机的上、下夹头内，并在实验段的标记处安装引伸仪，以测量实验段的变形。
然后开动实验机，缓慢加载，与实验机相联的微机会自动绘制出载荷-变形曲线（l F ∆-曲线，见图2－3）或应力-应变曲线（εσ-曲线，见图2－4），随着载荷的逐渐增大，材料呈现出不同的力学性能：（1）弹性阶段（Ob 段）在拉伸的初始阶段，εσ-曲线（Oa 段）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。
线性段的最高点称为材料的比例极限（P σ），线性段的直线斜率即为材料的弹性摸量E 。
低碳钢和铸铁的拉伸实验
实验一 低碳钢和铸铁的拉伸实验一、实验目的要求１．测定低碳钢的流动极限S σ、强度极限b σ、延伸率δ、截面收缩率ψ和铸铁的强度极限b σ。
２．低碳钢和铸铁在拉伸过程中表现的现象，绘出外力和变形间的关系曲线（L F ∆-曲线）。
３．比较低碳钢和铸铁两种材料的拉伸性能和断口情况。
二、实验设备和仪器CMT5504/5105电子万能试验机、游标卡尺等图1-1 CMT5504/5105电子万能试验机三、拉伸试件金属材料拉伸实验常用的试件形状如图所示。
图中工作段长度l 称为标距，试件的拉伸变形量一般由这一段的变形来测定，两端较粗部分是为了便于装入试验机的夹头内。
为了使实验测得的结果可以互相比较，试件必须按国家标准做成标准试件，即d l 5=或d l 10=。
对于一般板的材料拉伸实验，也应按国家标准做成矩形截面试件。
其截面面积和试件标距关系为A l 3.11=或A l 65.5=，A 为标距段内的截面积。
低碳钢拉伸铸铁拉伸图1-2 拉伸试件四、实验原理和方法1．低碳钢拉伸实验低碳钢试件在静拉伸试验中，通常可直接得到拉伸曲线，如图1—3所示。
用准确的拉σ-曲线。
首先将试件安装于试验机的夹头内，之后匀速缓伸曲线可直接换算出应力应变ε慢加载(加载速度对力学性能是有影响的，速度越快，所测的强度值就越高)，试样依次经过弹性、屈服、强化和颈缩四个阶段，其中前三个阶段是均匀变形的。
图1-3 低碳钢拉伸曲线OA段，没有任何残留变形。
在弹性阶段，载荷与变形(1) 弹性阶段是指拉伸图上的'是同时存在的，当载荷卸去后变形也就恢复。
在弹性阶段，存在一比例极限点A，对应的应σ，此部分载荷与变形是成比例的。
力为比例极限p(2) 屈服阶段对应拉伸图上的BC段。
金属材料的屈服是宏观塑性变形开始的一种标志，是由切应力引起的。
在低碳钢的拉伸曲线上，当载荷增加到一定数值时出现了锯齿现象。
这种载荷在一定范围内波动而试件还继续变形伸长的现象称为屈服现象。
低碳钢和灰口铸铁的拉伸,压缩实验
低碳钢和灰口铸铁的拉伸、压缩实验1 实验目的⑴．观察低碳钢在拉伸时的各种现象,并测定低碳钢在拉伸时的屈服极限s σ,强度极限b σ,延伸率10δ和断面收缩率ψ。
⑵.观察铸铁在轴向拉伸时的各种现象。
⑶.观察低碳钢和铸铁在轴向压缩过程中的各种现象。
⑷.观察试样受力和变形两者间的相互关系,并注意观察材料的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象。
测定该试样所代表材料的F S 、F b 和l ∆等值。
⑸.对典型的塑性材料和脆性材料进行受力变形现象比较，对其强度指标和塑性指标进行比较。
⑹.学习、掌握电子万能试验机的使用方法及其工作原理。
2 仪器设备和量具50KN 电子万能试验机，单向引伸计，钢板尺，游标卡尺。
3 试件实验证明，试件尺寸和形状对实验结果有影响。
为了便于比较各种材料的机械性能，国家标准中对试件的尺寸和形状有统一规定。
根据国家标准，（GB6397-86），将金属拉伸比例试件的尺寸列表如下：本实验的拉伸试件采用国家标准中规定的长比例试件(图2－1),实验段直径mm d 100=,标距mml 1000=。
本实验的压缩试件采用国家标准（GB7314-87）中规定的圆柱形试件2/0=d h ，mm d 150=（图2－2）。
4 实验原理和方法（一）低碳钢的拉伸实验在拉伸实验前，测定低碳钢试件的直径0d 和标距0l 。
实验时，首先将试件安装在实验机的上、下夹头内，并在实验段的标记处安装引伸仪，以测量实验段的变形。
然后开动实验机，缓慢加载，与实验机相联的微机会自动绘制出载荷-变形曲线（l F ∆-曲线，见图2－3）或应力-应变曲线（εσ-曲线，见图2－4），随着载荷的逐渐增大，材料呈现出不同的力学性能：图2－1 拉伸试件图2－2 压缩试件（1）弹性阶段（Ob 段）在拉伸的初始阶段，εσ-曲线（Oa 段）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。
线性段的最高点称为材料的比例极限（P σ），线性段的直线斜率即为材料的弹性摸量E 。
试验二低碳钢和铸铁的拉伸压缩试验4页
试验二低碳钢和铸铁的拉伸压缩试验4页实验目的：
1.了解低碳钢和铸铁的拉伸性能；
2.了解低碳钢与铸铁的压缩性能；
3.对两种材料的力学性能进行对比分析。
实验设备：
1.拉伸试验机
2.压缩试验机
3.电子称
4.卡尺
5.钢尺
实验样品：
1.低碳钢试样
2.铸铁试样
实验原理：
1.拉伸试验：在拉伸试验中，均采用统一的标准试验方法：用拉伸试验机逐步地把试样拉长，以测量载荷及伸长量，并由此计算出应力-应变曲线、弹性模量、屈服强度、极限强度和伸长率等指标，来评价材料的力学性能。
2.压缩试验：在压缩试验中，将材料试样放入试验机内，在垂直于试样轴线的方向施加应力，测得载荷和应变，从而得到应力-应变曲线、弹性模量、屈服强度等力学性能指标。
实验步骤：
1.准备低碳钢和铸铁试样。
2.在拉伸试验机上安装低碳钢试样，进行拉伸试验。
首先调整试验机行程、速度，使其符合试验标准，然后开始实验，记录试验数据。
3.在压缩试验机上安装铸铁试样，进行压缩试验。
同样地，要先调整试验机行程和速度，再开始实验，记录试验数据。
4.对试验得到的数据进行处理，得到应力-应变曲线、弹性模量、屈服强度等力学性能指标，并对低碳钢和铸铁进行对比分析。
实验结果：
从实验数据中得出，低碳钢的极限强度大于铸铁，屈服强度也略高于铸铁；而铸铁的伸长率明显高于低碳钢。
在压缩试验中，低碳钢的屈服应力远高于铸铁，说明低碳钢的抗压强度更高；但铸铁的弹性模量较低，表现出较好的塑性。
结论：
1.低碳钢的力学性能略优于铸铁；
2.铸铁的伸长率表现出较好的塑性，但抗压能力相对较弱。
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1
低碳钢和铸铁在拉伸和压缩时的力学性能
根据材料在常温，静荷载下拉伸试验所得的伸长率大小，将材
料区分为塑性材料和脆性材料。它是由试验来测定的。工程上常用
的材料品种很多，下面我们以低碳钢和铸铁为主要代表，分析材料
拉伸和压缩时的力学性能。
1.
低碳钢拉伸实验
在拉伸实验中，随着载荷的逐渐增大，材料呈现出不同的力学性能：
（1）
弹性阶段
在拉伸的初始阶段，σ-ε 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。线性段的最高点则称为材料的
比例极限（σp），线性段的直线斜率即为材料的弹性摸量 E。 线性阶
段后，σ-ε 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的应力最大点称为材料的弹性极限
（σe），一般对于钢等许多材料，其弹性极限与比例极限 非常接近。
（2）
屈服阶段
2
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。使材料发生屈服的应力称为
屈服应力或屈服极限（σs）。当材料屈服时，如果用砂纸将试件 表
面打磨，会发现试件表面呈现出与轴线成 45°斜纹。这是由于试件
的 45°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的，故称为滑移线。
（3）
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，这说明材料的
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，
则卸载过程的应力应变曲线为一条斜线，其斜率与比例阶段的直线
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
小至零时残留的应变称为塑性应变或残余应变，相应地应力减小至
零时消失的应变称为弹性应变。卸载完之后，立即再加载，则加载
时的应力应变关系基本上沿卸载时的直线变化。因此，如果将卸载
后已有塑性变形的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。
在硬化阶段应力应变曲线存在一个最高点，该最高点对应的应力称
为材料的强度极限（σb），强度极限所对应的载荷为试件所能承受
的最大载荷 Fb。
（4）
局部变形阶段
3
试样拉伸达到强度极限 σb 之前，在标距范围内的变形是均匀的。
当应力增大至强度极限 σb 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
应变曲线呈现下降趋势，直至最后在 f 点断裂。试样的断裂位置处
于颈缩处，断口形状呈杯状，这说明引起试样破坏的原因不仅有拉
应力还有切应力。
（5）
伸长率和断面收缩率
试样拉断后，由于保留了塑性变形，标距由原来的 L 变为 L1。用百
分比表示的比值
δ=（L1-L）/L*100%
称为伸长率。试样的塑性变形越大，δ 也越大。因此，伸长率是衡
量材料塑性的指标。
原始横截面面积为 A 的试样，拉断后缩颈处的最小横截面面积变为
A1，用百分比表示的 比值
Ψ=（A-A1）/A*100%
称为断面收缩率。Ψ 也是衡量材料塑性的指标。
所以，低碳钢拉伸破坏变形很大，断口缩颈后，端口有 45 度茬口，
由于该方向上存在最大剪应力 τ 造成的，属于剪切破坏力。
4
2.
铸铁拉伸实验
铸铁是含碳量大于 2.11%并含有较多硅,锰,硫,磷等元素的多元铁基
合金。铸铁具有许多优良的性能及生产简便，成本低廉等优点，因
而是应用最广泛的材料之一。铸铁在拉伸时的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
的原因。
铸铁拉伸破坏断口与正应力方向垂直说明由拉应力拉断的，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的异同点综述
在工程建设中，低碳钢是典型的塑性材料，铸铁是典型的脆性
材料。塑性材料和脆性材料在力学性能上的主要特征是：塑性材料
在断裂前的变形较大，塑性指标（断后伸长率和断面收缩率）较高，
抗拉能力较好，其常用的强度指标是屈服强度，一般地说，在拉伸
和压缩时的屈服强度相同：脆性材料在断裂前的保存较小，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，材料不管是塑性的还是脆性的，将随材料所处的温度、应变
速率和应力状态等条件的变化而不同。