低碳鋼在拉斷時被是什麼力破壞

1. 比較低碳鋼拉伸，鑄鐵拉伸的斷口形狀，簡單分析其破壞的力學原因

低碳鋼（最典型的即是目前鋼結構工程中常用的Q235鋼）拉伸時出現明顯屈服和頸專縮現象，斷口周屬圍產生約45°滑移線；鑄鐵拉伸時不屈服也無頸縮現象，斷口整齊。
原因：低碳鋼拉伸破壞由最大切應力造成；鑄鐵拉伸破壞由最大拉應力造成。
解釋：低碳鋼抗剪強度低於抗拉強度，根據第三強度理論，單向應力狀態下與第一主應力成45°的斜截面上產生最大切應力，且數值上τ=σ₁/2，故低碳鋼拉伸時沿45°斜面剪切破壞；鑄鐵抗拉強度則很小，根據第一強度理論，直接沿橫截面被拉斷。

2. 低碳鋼和鑄鐵拉伸破壞的主要原因

鑄鐵的拉伸破壞發生在橫截面上，是由最大拉應力造成的。壓縮破壞發生專在約50-55度斜截面上，屬是由最大切應力造成的。扭轉破壞發生在45度螺旋面上，是由最大拉應力造成的。

低碳鋼拉伸破壞的主要原因是最大切應力引起塑性屈服。引起鑄鐵斷裂的主要原因是最大拉應力引起脆性斷裂，這說明低碳鋼的抗能力大於抗剪能力，而鑄鐵抗剪能力大於抗拉能力。

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鑄鐵的組織和機械性能：

灰鑄鐵的凝固形態隨著碳當量變化。在碳當量小於4.3%的亞共晶條件下，首先奧氏體樹枝晶析出（叫做初晶奧氏體），當殘留的鐵液變成共晶成分時，由石墨和奧氏體兩相層狀組織形成的共晶團形核、成長，凝固結束。

過共晶成分條件下，首先結晶出板狀石墨（叫做初生石墨），當殘留鐵液達到共晶成分時，共晶團形核、生長。灰鑄鐵由幾乎沒有強度的石墨和具有強度的鐵基體（鐵素體或者珠光體）組成，這二者的形狀和數量決定了機械性能。

3. 比較低碳鋼的拉伸和扭轉實驗,從進入塑性變形階段到破壞的全過程有什麼明顯的差別

低碳鋼拉伸和扭轉時斷裂方式不一樣。拉伸的斷裂方式是拉斷，試件受正應力。

表現回為斷裂截面收縮、答斷裂後試件總長大於原試件長度。扭轉的斷裂方式是剪斷，試件受切應力。

表現為試樣表面的橫向與縱向出現滑移線，最後沿橫截面被剪斷,斷裂截面面積不變，試件總長不變。

低碳鋼扭轉時發生屈服，加工硬化，最後斷裂。塑性變形量較大。鑄鐵扭轉時幾乎不發生塑性變形，直接斷裂。低碳鋼斷口和式樣軸線垂直，是剪切力切斷。鑄鐵斷口和式樣軸線呈45度，是正應力拉斷。

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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下圖中拉力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。

4. 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。

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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。

5. 低碳鋼和鑄鐵試件扭轉時沿著什麼方位破壞各是什麼應力引起的

鑄鐵為脆性材料，其壓縮圖在開始時接近於直線，與縱軸之夾角很回小，以後曲率逐答漸增大，最後至破壞，因此只確定其強度極限。
σbc＝fbc/s
鑄鐵試件受壓力作用而縮短，表明有很少的塑性變形的存在。當載荷達到最大值時，試件即破壞，並在其表面上出現了傾斜的裂縫（裂縫一般大致在與橫截面成45°的平面上發生）鑄鐵受壓後的破壞是突然發生的，這是脆性材料的特徵。
從試驗結果與以前的拉伸試驗結果作一比較，可以看出，鑄鐵承受壓縮的能力遠遠大於承受拉伸的能力。抗壓強度遠遠超過抗拉強度，這是脆性材料的一般屬性。

6. 試比較低碳鋼和鑄鐵在扭轉時的力學性能，並根據斷口特點分析其破壞原因

低碳鋼復的扭轉角遠大於鑄鐵制，因為低碳鋼是塑性材料，而鑄鐵是脆性的，低碳鋼斷面是沿橫截面被剪破壞的，然而鑄鐵是沿著45到55度不等的截面破壞的，說明低碳鋼是因為橫截面的剪切應力而破壞的，鑄鐵是因為斜截面的拉應力而破壞的。

低碳鋼扭轉破壞為平斷口，為切應力破壞，因為低碳鋼抗剪能力最差；鑄鐵扭轉破壞為螺旋斷口，為45度主拉應力破壞，因為鑄鐵抗拉能力最差。

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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。

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。

7. 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。

8. 分析低碳鋼、鑄鐵試件破壞的原因

低碳鋼受到扭轉時低碳鋼則可能發生變形，原因是低碳鋼內含有少量的碳，專其韌性比較好，低炭鋼拉屬伸實驗達到屈服強度之後有個頸縮階段，斷面會比原料料細，扭的時候會扭出螺旋截面來，而鑄鐵內含有大量的碳，

鑄鐵試件受扭轉時沿大約45度斜截面破壞，斷口粗糙，此破壞是由斜截面上的拉應力造成的，說明鑄鐵的抗拉強度較差。

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。

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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。

9. 低碳鋼拉伸試驗破壞機理分析

低碳鋼拉伸實驗目錄

一、 實驗目的：
二、 實驗儀器和設備：
三、 實驗原理和步驟：
編輯本段一、 實驗目的：
1測定低碳鋼的上屈服強度Reh,下屈服強度Rel,抗拉強度Rm，斷後伸長率A，斷面收縮率Z 2觀察低碳鋼在拉伸過程中所出現的屈服、強化和縮頸現象，分析力與變形之間的關系，並繪制拉伸圖。 3學習、掌握萬能試驗機的使用方法及其工作原理
編輯本段二、 實驗儀器和設備：
100KN液壓萬能試驗機，試驗劃線器，游標卡尺
編輯本段三、 實驗原理和步驟：
● 原理部分： 低碳鋼是工程上最廣泛使用的材料，同時，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下圖中拉力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。大致可分為四個階段： （1）彈性階段OA：這一階段試樣的變形完全是彈性的，全部寫出荷載後，試樣將恢復其原長。此階段內可以測定材料的彈性模量E。 （2）屈服階段AS』：試樣的伸長量急劇地增加，而萬能試驗機上的荷載讀數卻在很小范圍內（圖中鋸齒狀線SS』）波動。如果略去這種荷載讀數的微小波動不計，這一階段在拉伸圖上可用水平線段來表示。若試樣經過拋光，則在試樣表面將看到大約與軸線成45°方向的條紋，稱為滑移線。 （3）強化階段S』B 試樣經過屈服階段後，若要使其繼續伸長，由於材料在塑性變形過程中不斷強化，故試樣中抗力不斷增長。 （4）頸縮階段和斷裂BK 試樣伸長到一定程度後，荷載讀數反而逐漸降低。此時可以看到試樣某一段內橫截面面積顯著地收縮，出現「頸縮」的現象，一直到試樣被拉斷。斷口呈杯錐狀如右圖所示 利用原始標距內的殘余變形來計算材料斷後伸長率A和斷面收縮率Z，計算公式為： 式中L0為原始標距長度，S0為原始橫截面面積，Lu為試樣斷裂後標距長度，Su為試樣斷裂後頸縮處最小橫截面面積。 圖2-4 低碳鋼拉伸圖 ● 步驟： 1在試樣的原始標距長度L0范圍內，用試樣劃線器細劃等分10個分格線 2．根據GB/T 228—2002《金屬材料室溫拉伸試驗方法》中第7章的規定，測定試樣原始橫截面面積。本次實驗採用圓形截面試樣，應在標距的兩端及中間處的兩個相互垂直的方向上各測一次橫截面直徑d，取其算術平均值，選用三處中平均直徑最小值，並以此值計算橫截面面積S0，其S0 =πd2/4。該計算值修約到四位有效數字（π取五位有效數字）。 3．打開試驗機，安裝試樣，可快速調節試驗機的夾頭位置，將試樣先夾持在上夾頭中，再升起下夾頭，將試樣夾牢並使之鉛直； 4．在計算機上輸入已測平均直徑中最小值等參數，並勾選所需測定的參數FeH值、下屈服點力FeL值和最大力Fm值，上屈服強度Reh,下屈服強度Rel抗拉強度Rm。將進油閥關閉，按試驗機上啟動鍵。同時，操作計算機軟體使之開始繪制曲線圖。 5..在載入實驗過程中，總的要求應是緩慢、均勻、連續地進行載入。並採用位移控制速率0.009mm/s。開始測定時至達到屈服強度階段，試樣平行長度的控制速率為0.009mm/S。達到強化階段後可適當增大速率至0.015mm/s。試樣拉斷後立即停機並先取下試樣，然後打開回油閥，使工作平台復位。 5．在實驗中，注意觀察拉伸過程四個特徵階段中的各種現象，記錄的上屈服點力FeH值、下屈服點力FeL值和最大力Fm值，上屈服強度Reh,下屈服強度Rel抗拉強度Rm 考慮軟體識別問題，手動定位並設置下屈服點。 6.將斷後試樣拼接並用游標卡尺測斷後標距Lu，和拉斷處最小斷面的直徑。

10. 低碳鋼和鑄鐵在拉伸時的斷口特徵是什麼

低碳鋼常溫拉伸斷口一般呈典型的杯椎狀斷口
在拉伸與壓縮實驗中，低碳剛及回鑄鐵的斷口特徵答：
1、低碳鋼斷口有明顯的塑性破壞產生的光亮傾斜面，傾斜面傾角與試樣軸線近似成(稱杯狀斷口)，這部分材料的斷裂是由於切應力造成的，中心部分為粗糙平面，塑性越大對應杯狀斷口越大，中心粗糙平面的面積越小。而鑄鐵沒有任何的傾斜側面，斷口平齊，並垂直於拉應力，屬典型的脆性斷口。
2、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。
原因當然是因為前者是塑性材料後者是脆性材料咯，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