第四章 碳素钢 钢铁是目前机械制造工业中大量使用的金属材料。组成钢铁材料的主要元素是 铁（ Fe） 和碳（ C），因此又称铁碳合金。 铁碳合金的含量最 高可达 6.69 ％其中含碳量低于 2.11 ％的 称钢，而大于 2.11 ％的称生铁或铸铁。 工业上广泛使用 的碳素钢就是指含碳量小于 2.11％， 并含有少量硅（ Si ）、锰（ Mn）、硫（ S）、磷（ P）等杂质元素的铁碳合金，也简称碳钢。 碳素钢之所以应用广泛， 其原因主要是碳素钢具有许多优良性能， 能基本满足加工和使 用的要求， 同时还具有冶炼容易、资源丰富、 不需要消耗昂贵的合金元素、 价格便宜以及良 好的机械性能和工艺性能等优点。因此， 在工程建筑、交通运输和机械制造、国防等部门得 到广泛应用，被大量用于制造机械零件、工具和设备等。 由于上述原因， 碳素钢就成为绝大多数钢厂的主要产品， 常加工成槽钢、 工字钢、 扁钢、 角钢

实验四 低碳钢和铸铁的扭转实验 一、实验目的 （1）测定低碳钢的剪切屈服极限 τ s，低碳钢和铸铁的剪切强度极限 τ b。 （2）观察低碳钢和铸铁扭转时的破坏过程，分析它们在不同受力时力学性能的差异。 （3）了解扭转试验机的操作规程。 二、实验设备 （1）NJ—50B 型扭转试验机。 （2）游标卡尺。 三、实验原理及方法 工程中经常遇到承受扭转作用的构件， 特别是很多传动零件都在扭转条件下工作。 测定 扭转条件下的力学性能，对零件等受扭的构件在设计计算和选材方面有重要的实际意义。 圆柱形试件在纯扭转时，试件表面应力状态如图 4.1 所示，其最大剪应力和正应力绝对 值相等，夹角成 45°，因此扭转实验可以明显地区分材料的断裂方式—拉断或剪断。如果 材料的抗剪强度低于抗拉强度， 破坏形式为剪断， 断口应与其轴线垂直； 如果材料的抗拉强 度小于抗剪强度，破坏原因为拉应力，破坏面应是沿 45°的方