一、實(shí)驗目的
1、了解試驗設備――材料試驗機的構造和工作原理，掌握其操作規程及使用注意事項。
2、測定低碳鋼的屈服極限s σ 、強度極限b σ 、伸長(cháng)率δ 和斷面收縮率ψ；
3、測定鑄鐵的強度極限b σ ；
4、觀(guān)察拉伸過(guò)程中的各種現象（彈性階段、屈服階段、強化階段、局部變形階段、斷裂特征等），
并繪制拉伸圖（σ －ε 曲線(xiàn)）；
5、比較塑性材料和脆性材料力學(xué)性質(zhì)特點(diǎn)。
二、實(shí)驗設備
1、HY-10080微機控制電子材料試驗機（ 100KN 試驗機）
2、游標卡尺
3、直尺
三、試件
試件一般制成圓形或矩形截面，圓形截面形狀如下圖所示，試件中段用于測量拉伸變形，
此段的長(cháng)度o l 稱(chēng)為“標距”。兩端較粗部分是頭部，為裝入試驗機夾頭內部分，試件頭部形狀視
試驗機夾頭要求而定，可制成圓柱形（a）、階梯形（b）、螺紋形（c）。
試件的尺寸和形狀對桿件的強度和變形影響很大，也就影響按其均值表示的材料強度和塑性
指標。為了能正確地比較材料的機械性質(zhì)，國家對試件尺寸作了標準化規定。據此，對圓截面試
樣，標距為：l = 10d 和l = 5d 。對矩形截面試樣，標距為：l = 11.3 A 和l = 5.65 A
四、實(shí)驗原理
將劃好刻度線(xiàn)的標準試件，安裝在試驗機的上下夾頭內。開(kāi)啟試驗機，由于機械作用便
帶動(dòng)活動(dòng)平臺上升。因下夾頭和蝸桿相連，一般固定不動(dòng)。上夾頭在活動(dòng)平臺里，當活動(dòng)平臺上
升時(shí)，試件便受到拉力作用，產(chǎn)生拉伸變形。力和變形的大小以及P-ΔL 曲線(xiàn)可以通過(guò)試驗機的
配套電腦軟件直接顯示出來(lái)。
低碳鋼是典型的塑性材料，試樣依次經(jīng)過(guò)彈性、屈服、強化和局部變形四個(gè)階段。
對于低碳鋼試件，在比例極限內，力與變形成線(xiàn)性關(guān)系，拉伸圖上OA 是一段斜直線(xiàn)（實(shí)際
上試件開(kāi)始受力時(shí)，頭部在夾頭內有一點(diǎn)點(diǎn)滑動(dòng)，故拉伸圖zui初一段是曲線(xiàn)）此階段稱(chēng)為彈性階
段。拉伸圖上BC 呈鋸齒形，表示載荷基本不變，變形增加很快，材料失去抵抗變形能力，這一
現象稱(chēng)為屈服，此階段則稱(chēng)為屈服階段。試件經(jīng)過(guò)屈服階段后，若要使其繼續伸長(cháng)，由于材料在
塑性變形過(guò)程不斷發(fā)生強化，因而試樣中的抗力不斷增長(cháng)（拉伸圖上CD 曲線(xiàn)）。此階段稱(chēng)為強
化階段。試樣伸長(cháng)到一定程度后，荷載讀數反而逐漸降低（拉伸圖上DE 曲線(xiàn)），此時(shí)可以看到
試樣某一段內的橫截面面積顯著(zhù)地收縮，這一現象稱(chēng)為“縮頸”現象。在試樣繼續伸長(cháng)的過(guò)程中，
由于“縮頸”部分的橫截面面積急劇縮小，因此，荷載讀數反而降低，一直到試樣被拉斷。此階
段稱(chēng)為局部變形階段。
鑄鐵試件在變形極小時(shí)，就達到zui大載荷而突然發(fā)生斷裂，這時(shí)沒(méi)有屈服和頸縮現象，是典
型的脆性材料。
低碳鋼拉伸圖鑄鐵拉伸圖
五、低碳鋼拉伸實(shí)驗步驟
1、試件準備在試件的試驗段的左、中、右分別選取三個(gè)截面，每個(gè)截面沿互相垂直的兩個(gè)方
向各測量一次直徑，并取平均值。取這三個(gè)截面的zui小平均半徑o d 作為計算橫
截面o A 的依據。在試件的試驗段量取長(cháng)度為10 o d 的有效部分，并用記號筆做上
標記，該段稱(chēng)為工作段，其長(cháng)度稱(chēng)為標距。
2、安裝試件先將試件安裝在上夾頭上，調節上夾頭使之移動(dòng)到合適位置，再把試件下端夾在
下夾頭中夾緊。緩慢加載，觀(guān)察力的變化情況，以檢查試件是否已夾緊，如有打
滑則需重新安裝。
3、開(kāi)始實(shí)驗開(kāi)啟試驗機及配套軟件，啟動(dòng)加載按鈕使試件緩慢勻速加載，隨時(shí)觀(guān)察軟件界面
顯示拉伸過(guò)程中的各個(gè)階段的變形特征。直至試件斷裂。（各個(gè)階段所要得到的
數據，電腦會(huì )自動(dòng)保存，實(shí)驗后可以調用）。
4、實(shí)驗結束實(shí)驗完畢，儀器設備恢復原狀。測量試件的斷后尺寸，清理現場(chǎng)，檢查實(shí)驗記錄
是否齊全，并請指導教師檢查實(shí)驗記錄。
六、鑄鐵拉伸實(shí)驗步驟
實(shí)驗步驟與低碳鋼基本相同，但拉伸圖沒(méi)有明顯的四個(gè)階段，只有破壞荷載b P ，而且數值較
小，變形也不大。因此加載時(shí)速度一定要慢，試件斷裂前沒(méi)有任何預兆，斷裂是突然發(fā)生的，是
典型的脆性材料。zui后觀(guān)察斷口形狀，其斷口形狀與低碳鋼有何不同，請教師檢查試驗記錄。
七、實(shí)驗結果處理
1、根據測得的屈服荷載s F 和zui大荷載b F ，計算屈服極限s σ 和強度極限b σ 。
對于低碳鋼
o
s
s A
σ = F
o
b
b A
F σ =
對于鑄鐵等脆性材料，沒(méi)有屈服階段只有zui大荷載b F ，因此，對于這一類(lèi)的脆性材料，通常取總
應變?yōu)?.1%時(shí)σ －ε 曲線(xiàn)的割線(xiàn)斜率來(lái)確定其彈性模量，稱(chēng)為割線(xiàn)彈性模量。具體方法可以參
照教材第33頁(yè)的圖2－21及相關(guān)文字。
2、根據拉伸前后試件的標距長(cháng)度和橫截面面積，計算出試件的伸長(cháng)率δ 和截面收縮率? 。
即： 1 ×100%
−
=
o
o
l
l l δ 1 ×100%
−
=
o
o
A
A A ?
式中： o l 和1 l 分別為試件斷裂前、后的標距， o A 和1
A 分別為試件斷裂前、后的截面面積。
3、根據實(shí)驗原始數據繪制拉伸應力-應變曲線(xiàn)（σ －ε 曲線(xiàn)）。