金屬缺口試樣沖擊韌性的測(cè)定

1、一、一、實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)?zāi)磕康牡膢1了解沖擊韌性的含義。|2測(cè)定鋼材和硬鋁合金的沖擊韌 性，比較兩種材料的抗沖擊力 和破壞斷口的形貌。二、二、實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)原原理理|材料在沖擊載荷作用下，產(chǎn)生塑性變形和斷裂過(guò)程吸收能量的能力，稱為材料的沖擊韌性。用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定材料的沖擊韌性時(shí)，是把材料制成標(biāo)準(zhǔn)試樣，置于能實(shí)施打擊能量的沖擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的，并用折斷試樣的沖擊吸收功來(lái)衡量。|按照不同的實(shí)驗(yàn)溫度、試樣受力方式、實(shí)驗(yàn)打擊能量等來(lái)區(qū)分，沖擊實(shí)驗(yàn)的類型繁多，不下十余種?，F(xiàn)在介紹常溫、簡(jiǎn)支梁式、大能量一次性沖擊實(shí)驗(yàn)。依據(jù)是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 229-1994金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)方法。|沖擊試驗(yàn)機(jī)由擺錘、機(jī)身、支座、度盤、指

2、針等幾部分組成（圖1）。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將帶有缺口的受彎試樣安放于試驗(yàn)機(jī)的支座上，舉起擺錘使它自由下落將試樣沖斷。若擺錘重量為G，沖擊中擺錘的質(zhì)心高度由H0變?yōu)镠1，勢(shì)能的變化為G(H0-H1)，它等于沖斷試樣所消耗的功W，亦即沖擊中試樣所吸收的功為： Ak=W=G(H0H1) 1 |設(shè)擺錘質(zhì)心至擺軸的長(zhǎng)度為l（稱為擺長(zhǎng)），擺錘的起始下落角為，擊斷試樣后最大揚(yáng)起的角度為，式1又可寫為 Ak=Gl(cos-cos) 2|一般設(shè)計(jì)成固定值，為適應(yīng)不同打擊能量的需要，沖擊試驗(yàn)機(jī)都配備兩種以上不同重量的擺錘，則隨材料抗沖擊能力的不同而變化，如事先用最大可能變化的角度計(jì)算出Ak值并制成指示度盤，Ak值便可由指針

3、指示的位置從度盤上讀出。Ak值的單位為J（焦耳）。 |Ak值越大，表明材料的抗沖擊性能越好。Ak值是一個(gè)綜合性的參數(shù)，不能直接用于設(shè)計(jì)，但可作為抗沖擊構(gòu)件選擇材料的重要指標(biāo)。|材料的內(nèi)部缺陷和晶粒的大小對(duì)Ak值有明顯影響，因此可用沖擊實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)材料質(zhì)量，判定熱加工和熱處理工藝質(zhì)量。Ak值對(duì)溫度的變化也很敏感，隨著溫度的降低，在某一狹窄的溫度區(qū)間內(nèi)，低碳鋼的Ak值驟然下降，材料變脆，出現(xiàn)冷脆現(xiàn)象。所以常溫沖擊實(shí)驗(yàn)一般在10-35的溫度下進(jìn)行，Ak值對(duì)溫度變化很敏感的材料，試驗(yàn)應(yīng)在202進(jìn)行。溫度不在這個(gè)范圍內(nèi)時(shí)，應(yīng)注明實(shí)驗(yàn)溫度。三、三、實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)試試樣樣|沖擊韌性Ak的數(shù)值與試樣的尺寸、缺口形狀和

4、支承方式有關(guān)。為便于比較，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定兩種型式的試樣：(1)U型缺口試樣尺寸，形狀如圖2所示； (2) V型缺口試樣，尺寸形狀如圖3所示。 此外，尚有缺口深度為5mm的U型標(biāo)準(zhǔn)試樣。當(dāng)材料不能制成上述標(biāo)準(zhǔn)試樣時(shí)，允許采用寬度7.5mm或5mm等小尺寸試樣，缺口應(yīng)開(kāi)在試樣的窄面上。V型缺口與深U型缺口適用于韌性較好的材料。用V型缺口試樣測(cè)定的沖擊韌性記為Ak，U型缺口試樣則應(yīng)加注缺口深度，如Aku2（缺口深度為2mm）或Aku5（缺口深度為5mm）。 |沖擊時(shí)，由于試樣缺口根部形成高度應(yīng)力集中，吸收較多的能量，缺口的深度、曲率半徑及角度的大小都對(duì)試樣的沖擊吸收功有影響。為保證尺寸準(zhǔn)確，缺口應(yīng)采用

5、銑削、磨削或?qū)Ｓ玫睦布庸?，要求缺口底部光滑，無(wú)平行于缺口軸線的刻痕。試樣的制備亦應(yīng)避免由于加工硬化或過(guò)熱而影響其沖擊性能。四、四、實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)步步驟驟與與方方法法|1檢查試樣的形狀、尺寸及缺口質(zhì) 量是否符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。|2選擇合適的擺錘，沖擊試驗(yàn)機(jī)一 般在擺錘最大打擊能量的10%- 90%范圍內(nèi)使用。|3空打試驗(yàn)：舉起擺錘，試驗(yàn)機(jī)上 不放置試樣，把指示針（即從動(dòng) 針）撥至最大沖擊能量刻度處 （數(shù)顯沖擊機(jī)調(diào)零），然后釋放 擺錘空打，指針偏離零刻度的示 值（即回零差）不應(yīng)超過(guò)最小分 度值的1/4。若回零差較大，應(yīng)調(diào) 整主動(dòng)針位置，直至空打從動(dòng)針 指零。 |4用專用對(duì)中塊，按圖4使試樣 貼緊支座安放，

6、缺口處于受拉 面，并使缺口對(duì)稱面位于兩支座 對(duì)稱面上，其偏差不應(yīng)大于 0.5mm。|5將擺錘舉高掛穩(wěn)后，把從動(dòng)針撥 至最大刻度處，然后使擺錘下落 沖斷試樣。待擺錘回落至最低位 置時(shí)，進(jìn)行制動(dòng)。記錄從動(dòng)針在 度盤上的指示值或數(shù)顯裝置的顯 示值，即為沖斷試樣所消耗的 功。 五、五、實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)注注意意事事項(xiàng)項(xiàng)|1不帶保險(xiǎn)銷的機(jī)動(dòng)沖擊試驗(yàn)機(jī)或 手動(dòng)沖擊試驗(yàn)機(jī)，在安裝試樣 前，最好先把擺錘用木塊擱置在 支座上，試樣安裝完畢再舉擺。|2手動(dòng)沖擊試驗(yàn)機(jī)當(dāng)擺錘舉到需要 高度時(shí)，可聽(tīng)到銷釘鎖住的聲 音，為避免沖斷銷釘應(yīng)輕輕放 擺，在銷釘未鎖住前切勿放手。 擺錘下落尚未沖斷試樣前，不應(yīng) 將控制桿推向制動(dòng)位置。|3在

7、擺錘擺動(dòng)范圍內(nèi)，不得有任何 人員活動(dòng)或放置障礙物，以確保 安全。|4帶有保險(xiǎn)銷的機(jī)動(dòng)沖擊試驗(yàn)機(jī)， 沖擊前應(yīng)先退銷再釋放擺錘進(jìn)行 沖擊。六、六、實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)報(bào)報(bào)告告要要求求1實(shí)驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容應(yīng)包括：試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 號(hào)；材料種類；試樣尺寸及類型；試驗(yàn)溫度；試驗(yàn)機(jī)型號(hào)及打擊能量；沖擊吸收功及備注。報(bào)告格式由學(xué)生自行擬定。2沖擊吸收功在100J以上時(shí)，取三位有效數(shù)；在10-100J時(shí)，取二位有效數(shù)；小于10J時(shí)，保留小數(shù)后一位，并修約到0.5J。3試樣斷口有明顯的夾渣、裂紋等 缺陷時(shí)，應(yīng)加以注明。|4如因試驗(yàn)機(jī)打擊能量偏低，試樣 受沖后未完全折斷，應(yīng)在試驗(yàn)數(shù) 據(jù)之前加大于符號(hào)“”，其他情 況則應(yīng)注明“未折斷”。|5因操作不當(dāng)（例如提早制