低碳鋼與鑄鐵拉伸時的破壞情況有什麼不同

A. 比較低碳鋼和鑄鐵在拉伸時的機械性質和破壞特徵,並畫出破壞草圖

低碳鋼是塑性材來料，鑄鐵自是脆性材料，所以在拉伸時低碳鋼有四個階段，彈性階段，屈服階段，強化階段和局部變形階段。有明顯的縮頸現象，而鑄鐵則只有一個階段即強化階段，達到強度極限之後馬上斷裂，因為鑄鐵抗壓不抗拉，所以二者不同。

低碳鋼拉伸時首先出現滑移（屈服），然後存在明顯的頸縮及伸長變形（塑性）並最後斷裂，斷口成杯狀，斷裂是拉力和剪力共同作用的結果。鑄鐵拉伸時發生很小的變形後就斷裂，斷口垂直軸向，斷裂主要來自於拉應力作用。

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低碳鋼試樣在拉伸試驗中所表現出的變形與抗力間的關系也比較典型。低碳鋼的整個試驗過程中工作段的伸長量與荷載的關系由拉伸圖表示。做實驗時，可利用萬能材料試驗機的自動繪圖裝置繪出低碳鋼試樣的拉伸圖即拉力F與伸長量△L的關系曲線。需要說明的是途中起始階段呈曲線是由於試樣頭部在試驗機夾具內有輕微滑動及試驗機各部分存在間隙造成的。

B. 比較低碳鋼和鑄鐵在受扭和受拉時其變化規律有何異同之處

一、受拉時：

1、低碳鋼受拉時斷口局部頸縮，有明顯屈服階段；

2、鑄鐵受拉時沒有明顯頸縮，鑄鐵成分一般是共晶白口鐵或者過共晶白口鐵，脆性材料，故無明顯屈服階段。

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一、低碳鋼：

1、低碳鋼為韌性材料。其拉伸時的應力-應變曲線主要分四個階段：彈性階段、屈服階段、強化階段、局部變形階段，在局部變形階段有明顯的屈服和頸縮現象。開始時為彈性階段，完全遵守胡克定律沿直線上升，比例極限以後變形加快，但無明顯屈服階段。

2、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。這種鋼材具有良好的焊接性。碳含量很低的低碳鋼硬度很低，切削加工性不佳，正火處理可以改善其切削加工性。

3、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，這種現象稱為淬火時效。

二、鑄鐵：

1、含碳量在2%以上的鐵碳合金。工業用鑄鐵一般含碳量為2.5%～3.5%。碳在鑄鐵中多以石墨形態存在，有時也以滲碳體形態存在。

2、除碳外，鑄鐵中還含有1%～3%的硅，以及錳、磷、硫等元素。合金鑄鐵還含有鎳、鉻、鉬、鋁、銅、硼、釩等元素。碳、硅是影響鑄鐵顯微組織和性能的主要元素

三、拉伸實驗

1、測定材料在拉伸載荷作用下的一系列特性的試驗，又稱抗拉試驗。它是材料機械性能試驗的基本方法之一，主要用於檢驗材料是否符合規定的標准和研究材料的性能。

2、伸試驗可測定材料的一系列強度指標和塑性指標。強度通常是指材料在外力作用下抵抗產生彈性變形、塑性變形和斷裂的能力。材料在承受拉伸載荷時，當載荷不增加而仍繼續發生明顯塑性變形的現象叫做屈服。產生屈服時的應力，稱屈服點或稱物理屈服強度

3、試驗時，試驗機以規定的速率均勻地拉伸試樣，試驗機可自動繪制出拉伸曲線圖。對於低碳鋼等塑性好的材料，在試樣拉伸到屈服點時，測力指針有明顯的抖動，可分出上、下屈服點（和），在計算時,常取材料的 δ和ψ可將試驗斷裂後的試樣拼合，測量其伸長和斷面縮小而計算出來。

C. 從低碳鋼和鑄鐵式樣的不同斷口特徵說明金屬兩種基本破壞形式的特點

鑄鐵：抄
拉伸試驗——斷口是襲平面，屬於拉伸破壞
壓縮試驗——45度碎裂，只能剪切破壞
脆性材料的抗剪切強度大於抗拉伸強度。彈性變形很小，基本無塑性變形，屈服強度與抗拉強度基本相同。

低碳鋼：
拉伸試驗——變形很大，斷口縮頸後，埠有45度茬口，屬於剪切破壞
壓縮試驗——呈腰鼓形塑性變形
韌性材料的抗剪切強度小於抗拉伸強度。彈性變形和塑性變形都很大

D. 低碳鋼和鑄鐵拉斷後的斷口有何區別，為什麼

斷口區別：

1、斷口的形狀不同

低碳鋼常溫拉伸斷口一般呈典型的杯椎狀斷口。，鑄鐵試樣常溫拉伸斷口基本沒有變化（或者說稍微縮小的圓截面），破壞斷口與橫截面重合，斷口粗糙，呈凹凸顆粒狀。

2、截斷方向不同

鑄鐵是沿著45°方向，而低碳鋼是沿著橫截面斷裂的。

原因：前者是塑性材料後者是脆性材料，塑性材料受拉要經過彈性階段，屈服階段，以及強化和頸縮階段（簡單的說就是破壞前形狀變化比較明顯）；而脆性材料受拉時則沒有上述過程，破壞前沒有明顯的塑性變形，突然斷裂。

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低碳鋼的種類：

低碳鋼一般軋成角鋼、槽鋼、工字鋼、鋼管、鋼帶或鋼板，用於製作各種建築構件、容器、箱體、爐體和農機具等。優質低碳鋼軋成薄板，製作汽車駕駛室、發動機罩等深沖製品；還軋成棒材，用於製作強度要求不高的機械零件。

低碳鋼在使用前一般不經熱處理，碳含量在0.15%以上的經滲碳或氰化處理，用於要求表層溫度高、耐磨性好的軸、軸套、鏈輪等零件。

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。

E. 低碳鋼與鑄鐵拉伸實驗結果有何異同

一、不同點：

低碳鋼的韌性比洞岩悔鑄鐵強，鑄鐵比低碳鋼脆性高。低碳鋼的屈服強度高於鑄鐵。（鑄鐵很脆，幾乎不存在屈服強度），但是鑄鐵的拉伸強度大於低碳鋼，因為鑄鐵含碳量高於低碳鋼。 沖擊強度低碳鋼明顯要優於鑄鐵。

二、相同點：

仍屬於彈性變形，但應力與試樣的變形不是正比關系。應力達到屈服極限，試樣的位移增大，但是應力幾乎沒有變化。試樣發生明顯而均勻的塑性變形，若使試樣的變形增大，則必須增加應力值。

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一、低碳鋼拉伸程經歷彈性、屈服、強化緊縮四階段，各棗歷階段特點：

1、彈性階段：應力與應變比鋼材產彈性變形；應指標彈性模量E；

2、屈服階段：應力與應變再比產塑性變形；即使應力減應變迅速增加；應指標屈服強度σs；

3、強化階段：鋼材外力抵抗能力重新增；應指標抗拉強度σb；

4、緊縮階段：鋼材某截面始產收縮並終細處斷裂；應指標伸率δ斷面收縮率Ψ屈服極限σs及強度極限σb測定。

二、特點：

1、線性彈性變形階段：.當應力低於彈性極限 時，應力與試樣的變形成正比，應力去除，變形消失。

2、非線彈性變形階段：仍屬於彈性變形，但應力與試樣的納正變形不是正比關系。