某低碳钢拉伸试样,直径为10mm,标长为50mm,屈服时应力为18840N,断裂前的最大拉力为35320N,拉断后将试样接起来,标距之间的长度为73mm,断口处截面直径为6。7mm。问该低碳钢的σs 、σb 、δ、ψ 各是多少?其硬度大约是多少?.
某低碳钢拉伸试样,直径为10mm,标长为50mm,屈服时应力为18840N,断裂前的最大拉力为35320N,拉断后将试样接起来,标距之间的长度为73mm,断口处截面直径为6。7mm。问该低碳钢的σs 、σb 、δ、ψ 各是多少?其硬度大约是多少?
.题目解答
答案
答:
解析
考查要点:本题主要考查金属材料拉伸试验中的屈服强度(σs)、抗拉强度(σb)、伸长率(δ)、断面收缩率(ψ)的计算,以及布氏硬度(HBS)的估算。
解题核心思路:
- 屈服强度和抗拉强度:均通过试验力除以原始横截面积计算,需注意单位换算。
- 伸长率:通过拉断后标距长度与原始标距长度的差值计算。
- 断面收缩率:通过原始横截面积与断后横截面积的差值计算。
- 硬度估算:利用经验公式将抗拉强度转换为布氏硬度。
破题关键点:
- 原始横截面积的计算(直径10mm)。
- 断后横截面积的计算(断口直径6.7mm)。
- 公式代入时注意单位统一(面积用平方毫米,力用牛顿)。
1. 屈服强度(σs)
公式:
$\sigma_s = \frac{F_s}{A_0} = \frac{18840}{\pi \left(\frac{10}{2}\right)^2} \approx 240 \, \text{MPa}$
2. 抗拉强度(σb)
公式:
$\sigma_b = \frac{F_b}{A_0} = \frac{35320}{\pi \left(\frac{10}{2}\right)^2} \approx 450 \, \text{MPa}$
3. 伸长率(δ)
公式:
$\delta = \frac{L_1 - L_0}{L_0} \times 100\% = \frac{73 - 50}{50} \times 100\% = 46\%$
4. 断面收缩率(ψ)
公式:
$\psi = \frac{A_0 - A_1}{A_0} \times 100\% = \frac{\pi \left(\frac{10}{2}\right)^2 - \pi \left(\frac{6.7}{2}\right)^2}{\pi \left(\frac{10}{2}\right)^2} \times 100\% \approx 55\%$
5. 布氏硬度(HBS)
经验公式:
$HBS = \frac{\sigma_b}{3.6} = \frac{450}{3.6} = 125 \, \text{HBS}$