1.任务内容
利用万能材料试验机（见图1-13）测定低碳钢的强度指标和塑性指标，低碳钢采用圆形截面试件（见图1-2），试件的尺寸为：d＝10 mm，L＝10d。其中，L是标距长度，d为试件直径。
图1-13 万能材料试验机
2.任务准备
（1）实训设备：液压万能材料试验机。
（2）教学设备：多媒体机房。
（3）实训用具：圆形截面试件、刻线机、游标卡尺。
3.训练目的
（1）测定低碳钢的屈服极限Re、强度极限Rm、断后伸长率A和断面收缩率Z。
（2）观察低碳钢在拉伸过程中所出现的各种变形现象。
（3）观察试件的断口情况，分析其破坏原因。
4.训练过程
（1）准备试件。用刻线机在原始标距范围内刻划圆周线（或用小钢冲打小冲点），将标距内分为等长的10格。用游标卡尺在试件原始标距内的两端及中间处两个相互垂直的方向上各测一次直径，取其算术平均值作为该处截面的直径，然后选用三处截面直径的最小值来计算试件的原始截面面积（取三位有效数字）。
（2）调整试验机。根据低碳钢的抗拉强度Rm和原始横截面面积估算试件的最大载荷，配置相应的摆锤，选择合适的测力度盘。开动试验机，使工作台上升10 mm左右，以消除工作台系统自重的影响。调整主动指针对准零点，从动指针与主动指针靠拢，调整好自动绘图装置。
（3）装夹试件。先将试件装夹在上夹头内，再将下夹头移动到合适的夹持位置，最后夹紧试件下端。
（4）检查与试车。请指导教师检查以上步骤完成情况。开动试验机，预加少量载荷（载荷对应的应力不能超过材料的比例极限），然后卸载到零，以检查试验机工作是否正常。
（5）进行试验。开动试验机，缓慢而均匀地加载，仔细观察测力指针转动和绘图装置的绘图情况。注意捕捉屈服荷载值，将其记录下来用以计算屈服点应力值Re，屈服阶段注意观察滑移现象。过了屈服阶段，加载速度可以快些。将要达到最大值时，注意观察“缩颈”现象。试件断裂后立即停车，记录最大荷载值。
（6）取下试件和记录纸。
（7）用游标卡尺测量断后标距。
（8）用游标卡尺测量缩颈处最小直径。
（9）结束试验。请指导教师检查试验记录。将试验设备、工具复原，清理试验场地。最后整理数据，完成试验报告。
项目小结
（1）工程材料是指在机械、船舶、化工、建筑、车辆、仪表、航空航天等工程领域中用于制造工程构件和机械零件的材料。
（2）金属材料的常用力学性能指标有强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度等。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。
（3）金属材料工艺性能的好坏直接影响零件的加工方法、质量及成本。
思考与练习
一、名词解释
强度、塑性、硬度、冲击韧性、冷脆转变、疲劳
二、判断题
1.弹性模量E是一个比例常数，对于某种金属来说，它是一种固有的特性。 （ ）
2.工程上所用的材料，一般要求其屈强比越大越好。 （ ）(www.xing528.com)
3.适于测试硬质合金、表面淬火钢及薄片金属的硬度的测试方法是布氏硬度。 （ ）
4.金属的韧性通常随加载速度提高、温度降低、应力集中程度加剧而变差。 （ ）
5.材料的冲击韧度越大，其韧性就越差。 （ ）
6.金属疲劳的判断依据是疲劳强度。 （ ）
7.材料的物理性能包括密度、熔点、导热性、导电性和耐蚀性。 （ ）
8.可锻性的好坏取决于材料的塑性与变形抗力。 （ ）
三、单项选择题
1.下列不是金属力学性能的是（ ）。
A.强度 B.硬度 C.韧性 D.压力加工性能
2.金属材料的刚度越大，则其变形量（ ）。
A.越大 B.越小 C.不变 D.不一定
3.根据拉伸试验过程中拉伸试验力和伸长量关系，画出的力-伸长曲线（拉伸图）可以确定出金属的（ ）。
A.强度和硬度 B.强度和塑性 C.强度和韧性 D.塑性和韧性
4.常用的塑性判断依据是（ ）。
A.断后伸长率和塑性 B.塑性和韧性
C.断面收缩率和塑性 D.断后伸长率和断面收缩率
5.不宜用于成品与表面薄层硬度测试方法（ ）。
A.布氏硬度 B.洛氏硬度 C.维氏硬度 D.以上方法都不宜
6.判断韧性的依据是（ ）。
A.强度和塑性 B.冲击韧度和塑性
C.冲击韧度和多冲抗力 D.冲击韧度和强度
7.下列指标属于金属材料的物理性能的是（ ）。
A.强度 B.硬度 C.热膨胀性 D.耐腐蚀性
8.下列指标属于金属材料的工艺性能的是（ ）。
A.热膨胀性 B.冲击韧性 C.铸造性 D.耐腐蚀性
四、简答题
1.什么是工程材料？工程材料按化学成分可分为哪几类？
2.什么是金属材料的力学性能？金属材料常用的力学性能有哪些？
3.低碳钢的拉伸试验大致可分为哪几个阶段？材料的强度指标和塑性指标分别是什么？
4.什么是疲劳断裂？如何提高零件的疲劳强度？
项目1答案
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