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低碳钢铸铁拉伸压缩实验报告

实验目的

测定低碳钢在拉伸时的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率和断面收缩率。

观察低碳钢在拉伸过程中的各种现象（包括屈服、强化、颈缩及断裂），并绘制拉伸图（F-ΔL曲线）。

测定铸铁的抗拉强度和抗压强度。

观察低碳钢和铸铁在压缩时的变形和破坏现象。

实验设备与材料

万能材料试验机

游标卡尺

试样分划机或冲点机

低碳钢和铸铁的拉伸试样、压缩试样

实验原理

低碳钢和铸铁是两种常见的金属材料，具有不同的力学性能。低碳钢具有良好的塑性和韧性，而铸铁则表现出较高的硬度和脆性。在拉伸试验中，通过观察试样在拉伸过程中的变形和断裂现象，可以了解材料的力学性能和破坏机制。同时，通过测量试样的拉伸力和变形量，可以计算出材料的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率和断面收缩率等力学性能指标。

实验步骤

低碳钢拉伸试验

试样准备：在试样上划出标距线，测量试样的直径和标距，计算试样的原始横截面面积。

试验机准备：根据试样的抗拉强度和原始横截面面积，估算拉断试样所需的最大力，选择合适的量程，并调整试验机至零位。

安装试样：将试样的一端夹持在固定夹头内，另一端夹持在可动夹头内，确保试样安装牢固。

启动试验机：缓慢均匀地施加拉力，注意观察试样的变形和拉伸图的变化。当试样屈服时，记录屈服力；当试样断裂时，记录最大力。

测量断后试样：取下试样，测量断后标距和断口处的直径，计算断后伸长率和断面收缩率。

铸铁拉伸试验

铸铁拉伸试验的步骤与低碳钢大致相同，但铸铁试样在拉伸过程中通常不会出现明显的屈服现象，而是直接断裂。因此，在记录数据时，只需记录最大力和断裂后的试样尺寸。

低碳钢和铸铁的压缩试验

试样准备：测量试样的直径，计算原始横截面面积。

试验机准备：根据试样的抗压强度和原始横截面面积，估算压缩试样所需的最大力，选择合适的量程，并调整试验机至零位。

安装试样：将试样放置在试验机的垫板上，确保试样与垫板接触良好。对于铸铁试样，需加防护罩以防止碎片飞出伤人。

启动试验机：缓慢均匀地施加压力，注意观察试样的变形和破坏现象。当试样破裂时，记录最大力。

实验结果与分析

低碳钢在拉伸过程中表现出明显的屈服现象、强化阶段和颈缩现象。通过测量和计算，可以得到低碳钢的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率和断面收缩率等力学性能指标。

铸铁在拉伸过程中通常不会出现明显的屈服现象，而是直接断裂。铸铁的抗拉强度较低，且断裂后的试样表现出脆性断裂的特征。

在压缩试验中，低碳钢可以产生较大的塑性变形而不破裂，而铸铁则容易在较小的变形下发生破裂。

结论

通过本次实验，我们了解了低碳钢和铸铁在拉伸和压缩过程中的力学性能差异。低碳钢具有良好的塑性和韧性，适用于承受较大变形和冲击载荷的场合；而铸铁则具有较高的硬度和脆性，适用于承受较大压力和较小变形的场合。这些实验结果对于指导材料的选择和应用具有重要意义。