低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗

⑴ 低碳鋼和鑄鐵在壓縮時的破壞原因

低碳鋼是塑性材料，壓縮時的彈性模量，比例極限，屈服極限和拉伸時大致相同，屈服極限後試件越壓越扁，抗壓能力不斷提高，直至被壓成餅狀。

低碳鋼壓縮曲線也有明顯的屈服點，但由於試樣很短屈服階段與拉伸相比短的多，進入強化階段後塑性變形越來越大，因三向應力狀態限制了端面附近的變形，因此試樣的變形呈鼓形。

鑄鐵是脆性材料，被壓縮時，試樣受壓時將沿與軸線成50度～55度傾角的斜截面發生錯動而破壞。這個破壞是由剪力引起的。

鑄鐵受壓時不存在拉應力的影響，隨著載荷的增長，45°截面的最大剪應力能夠不斷增長，因而產生明顯的塑性變形，使壓縮曲線與拉伸曲線相比明顯變彎。

(1)低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗擴展閱讀：

低碳鋼退火組織為鐵素體和少量珠光體，其強度和硬度較低，塑性和韌性較好。因此，其冷成形性良好，可採用卷邊、折彎、沖壓等方法進行冷成形。這種鋼還具有良好的焊接性。

低碳鋼有較大的時效傾向，既有淬火時效傾向，還有形變時效傾向。當鋼從高溫較快冷卻時，鐵素體中碳、氮處於過飽和狀態，它在常溫也能緩慢地形成鐵的碳氮物，因而鋼的強度和硬度提高，而塑性和韌性降低。

低碳鋼由於強度較低，使用受到限制。適當增加碳鋼中錳含量，並加入微量釩、鈦、鈮等合金元素，可大大提高鋼的強度。若降低鋼中碳含量並加入少量鋁、少量硼和碳化物形成元素，則可得到超低碳貝氏體組夠其強度很高，並保持較好的塑性和韌性。

⑵ 低碳鋼和鑄鐵的抗拉,抗壓,抗剪切等性能的分析實驗

一、實驗目的：

1、比較低碳鋼和鑄鐵壓縮變形和破壞現象。 

2、測定低碳鋼的屈服極限σs和鑄鐵的強度極限σb。 

3、比較鑄鐵在拉伸和壓縮兩種受力形式下的機械性能、分析其破壞原因。

二、驗儀器和設備：

1、萬能材料試驗機。 

2、游標卡尺。 

三、 試件介紹：

根據國家有關標准，低碳鋼和鑄鐵等金屬材料的壓縮試件一般製成圓柱形試件。低碳鋼壓縮試件的高度和直徑的比例為3：2，鑄鐵壓縮試件的高度和直徑的比例為2：1。試件均為圓柱體。 

四、實驗原理：

壓縮實驗是研究材料性能常用的實驗方法。對鑄鐵、鑄造合金、建築材料等脆性材料尤為合適。通過壓縮實驗觀察材料的變形過程、破壞形式，並與拉伸實驗進行比較。

壓縮試驗在壓力試驗機上進行。當試件受壓時，其上下兩端面與試驗機支撐之間產生很大的摩擦力，使試件兩端的橫向變形受到阻礙，故壓縮後試件呈鼓形。

摩擦力的存在會影響試件的抗壓能力甚至破壞形式。為了盡量減少摩擦力的影響，實驗時試件兩端必須保證平行，並與軸線垂直，使試件受軸向壓力。另外。端面加工應有較高的光潔度。

五、實驗結果：

1、低碳鋼：試樣逐漸被壓扁，形成圓鼓狀。這種材料延展性很好，不會被壓斷，壓縮時產生很大的變形，上下兩端面受摩擦力的牽制變形小，而中間受其影響逐漸減弱。 

2、鑄鐵：壓縮時變形很小，承受很大的力之後在大約45度方向產生剪切斷裂，說明鑄鐵材料受壓時其抗剪能力小於抗壓能力。

⑶ 為什麼低碳鋼壓縮測不出破壞荷載,而鑄鐵壓縮不出屈服荷載

低碳鋼的抗壓縮能力強，鑄鐵的抗壓縮能力弱。
1、低碳鋼的抗壓縮能力強：在壓縮過程中，低碳鋼不會像鑄鐵快速破裂，而是會發生大的變形，不會突然斷裂。因此，在壓縮測試中，低碳鋼的破壞荷載低，不易被測出。
2、鑄鐵的抗壓縮弱：鑄鐵中存在氣孔和雜質，導致整體強度和韌性低。在壓縮測試中，鑄鐵材料會在達到屈服點之前就發生破裂，因此不易測出屈服荷載。

⑷ 在拉伸與壓縮實驗中，低碳剛及鑄鐵的斷口特徵

拉伸：低碳剛斷口呈杯狀，平面斷口；灰鑄鐵斷口垂直與式樣軸線，呈平口狀。

壓縮：低碳剛壓成鼓形，灰鑄鐵沿45度方向斷裂。

低碳鋼退火組織為鐵素體和少量珠光體，其強度和硬度較低，塑性和韌性較好。因此，其冷成形性良好，可採用卷邊、折彎、沖壓等方法進行冷成形。這種鋼還具有良好的焊接性。含碳量從0.10%至0.30%低碳鋼易於接受各種加工如鍛造，焊接和切削， 常用於製造鏈條， 鉚釘， 螺栓， 軸等。

(4)低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗擴展閱讀：

將灰口鑄鐵鐵水經球化處理後獲得，析出的石墨呈球狀，簡稱球鐵。碳全部或大部分以自由狀態的球狀石墨存在，斷口成銀灰色。比普通灰口鑄鐵有較高強度、較好韌性和塑性。

其牌號以「QT」後面附兩組數字表示，例如：QT45-5（第一組數字表示最低抗拉強度，第二組數字表示最低延伸率）。用於製造內燃機、汽車零部件及農機具等。

低碳鋼有較大的時效傾向，既有淬火時效傾向，還有形變時效傾向。當鋼從高溫較快冷卻時，鐵素體中碳、氮處於過飽和狀態，它在常溫也能緩慢地形成鐵的碳氮物，因而鋼的強度和硬度提高，而塑性和韌性降低。

低碳鋼即使不淬火而空冷也會產生時效。低碳鋼經形變產生大量位錯，鐵素體中的碳、氮原子與位錯發生彈性交互作用，碳、氮原子聚集在位錯線周圍。

⑸ 為什麼低碳鋼和鑄鐵在受壓時會有不同的表現