低碳钢和铸铁扭转试验.pdf

低碳钢和铸铁扭转实验 一、实验目的 １．观察比较低碳钢和铸铁在扭转过程中的变形现象、破坏形式。　 ２．测定低碳钢扭转时的屈服点τ s和抗扭强度τb 。　 ３．测定铸铁扭转的抗扭强度τb 。　 二、实验设备与试件 １．扭转试验机。　 ２．游标卡尺。　 ３．扭转试件参照国家标准GB10128–88 采用圆形截面试件(如图 2 –13所示)，d0 为中 Ｌ Ｌ Ｌ 间段试件直径； 为试件原始标距； 为试件平行长度；d ＝10 mm， ＝100 mm或 50 mm， 0 c 0 0 Ｌc ＝120 mm或 70 mm，如果采用其他直径的试件，其平行长度为标距加上两倍直径。试件 两头为夹持端，因为试件受扭，在两头夹持部分对称加工两个相互平行的平面，以便于安装 夹紧。　 图2–13 扭转试件图 三、实验原理和方法 试件受扭时将产生扭转变形，扭矩Ｔ ϕ 和扭角 相应增加，试验机将自动记录数据大小 并在电脑显示屏上自动绘出Ｔ −ϕ 曲线图，如图 2–14 所示。从图 2–14(a)可以看出， 低碳钢扭转试验开始为弹性变形阶段，Ｔ ϕ 与 成正比，横截面上剪应力呈线性分布， 横截面周边处的剪应力最大，圆心为零。当扭矩Ｔ 增大，试件开始产生屈服，横截面周边 处的剪应力首先达到屈服极限，随着扭转变形的增加，剪应力由横截面周边处开始向圆心扩 展逐步达到屈服极限，即塑性区由圆周向圆心扩展，直到整个截面达到屈服。在屈服过程 中Ｔ −ϕ 曲线显示为屈服平台，这时扭矩为屈服扭矩Ｔs 。屈服过后为强化阶段，扭矩又开 始缓慢上升，试件扭角迅速增加，当扭矩达到最大值Ｔb 时试件断裂。考虑到整体屈服后塑 3T 性变形对应力分布的影响，低碳钢扭转屈服点理论上应按式τ s s 计算，抗扭强度理论上应 4w 3T 按τb＝ b 计算，但是为了试验结果的可比性，根据国标GB／T10128 –88， 4w 图2–14 扭转曲线图 τ τ s和 b的计算公式为： Ｔ Ｔ s b τ s ＝ ， τb＝ Ｗ Ｗ 公式中：Ｗ 为截面系数。　 图 2 –14(b)为铸铁的扭转曲线图，铸铁受扭时变形很小没有屈服阶段，因此断裂 时的扭矩就是最大扭矩Ｔb，抗扭强度为： Ｔ b 　τb＝ Ｗ 四、实验步骤 １．低碳钢试件　 (1)