1-1-沖擊韌性測定實驗指導書

實驗一缺口試樣沖擊韌性實驗實驗目的1、了解沖擊韌性的含義；2、分別測定脆性材料和塑性材料的沖擊韌性，比較其抗沖擊性能的高低3、了解韌性斷口與脆性斷口的宏觀形貌特征和區(qū)別。二、實驗概述1、實驗原理沖擊韌性是指材料在沖擊載荷作用下吸收塑性變形功和斷裂功的能力，常用標準試樣的沖擊吸收功Ak來表示。缺口沖擊韌性試驗是綜合運用了缺口、低溫及高應變速率這三個因素對材料脆化的影響，在這三個因素中，缺口所造成的脆化是最主要的。用實驗方法測定材料的沖擊韌性時，把材料做成標準試樣后在沖擊試驗機上進行，并用打斷試樣的沖擊吸收功來衡量。按照實驗溫度、受力方式和實驗打擊能量等來區(qū)分的話，實驗類型繁多。在沒有特殊要求的情況下通常采用常溫、簡支梁式、大能量一次性沖擊實驗。GB/T229-2007《金屬材料夏比擺錘沖擊試驗方法》試驗標準規(guī)定了測定金屬材料在夏比沖擊試驗中吸收能量的方法，包括V型缺口和U型缺口。缺口沖擊試驗的原理如下圖1所示。沖擊試驗機由機身、支座、擺錘、刻度盤、指針等幾部分組成。將帶有缺口的試樣安放在試樣座上，然后將具有一定重量G的擺錘升至一它等于沖斷試樣所消耗的功。擺錘將試16撒t3門擺箝機耳木4。站77777777777777.丿“0—1.5用皤刀刃炸0-它等于沖斷試樣所消耗的功。擺錘將試16撒t3門擺箝機耳木4。站77777777777777.丿“0—1.5用皤刀刃炸0-心底座定的高度H0,然后將擺錘釋放使其自由下落，擺錘下落至最低位置處將試樣沖斷，沖擊后擺錘的高度由H0變?yōu)镠,，勢能變化為G（H0-H］）樣沖斷時所作的功即為沖擊吸收功，以Ak表示，Ak=G（H0-H1）（1）Ak的單位為N?m（J）。（a）擺錘沖擊試驗機的組成（b）支座、試樣與擺錘的結(jié)構(gòu)關系圖1擺錘沖擊試驗示意圖擺錘沖擊試驗機的擺軸長度l和起始下落角?都設計成固定值，沖斷試樣后的揚起角為〃，則式（5）可寫為：Ak=Gl（cosR-sina）（2）0隨材料抗沖擊能力的不同面變化，為了適應不同沖擊能量的需要，試驗機配備有不同重量的擺錘。沖擊試驗過程中,由于有部分能量消耗在試驗機的振動、空氣阻力、軸承等零部件的摩擦，沖擊吸收功的大小不能完全反映材料的韌脆程度，因為這部分的能量損失較小，一般可以忽略。但是這部分的功耗隨初始能量的增大而增大，所以實驗時需要選擇合適的擺錘，比如值Ak較小的脆性材料，應該選擇能量較小的試驗機。同時，對缺口形狀和尺寸不同、有缺口和無缺口試樣、非標準與標準試樣，即使在同一試驗機上測試時，其測試結(jié)果也不同，因此在查閱材料沖擊韌性數(shù)據(jù)評定材料韌脆程度時，一定要注意該數(shù)據(jù)的實驗條件。雖然沖擊韌性Ak不能真正代表材料的韌脆程度，但由于它對材料的內(nèi)部缺陷和組織結(jié)構(gòu)非常敏感，而且沖擊試驗簡單易行，所以實際應用非常廣泛。大多數(shù)金屬材料的沖擊韌性Ak對溫度非常敏感，當溫度下降時，這些材料會從韌性轉(zhuǎn)變成脆性，即冷脆現(xiàn)象。所以常溫沖擊試驗一般在10-35r的室溫下進行。對配備冷卻系統(tǒng)的試驗機也可進行低溫沖擊性能的測試，對非常溫測試的結(jié)果需要注明試驗溫度。2、沖擊試驗試樣沖擊韌性的數(shù)值與試樣的尺寸、缺口以及支承方式有關。為了方便比較，GBT229-2007《金屬材料夏比擺錘沖擊試驗方法》對試驗機的支座、試樣尺寸和缺口都作了詳細的規(guī)定。U型缺口試樣如圖2所示，V型缺口試樣如圖3所示。此外，對于材料不能制成如圖標準的試樣時，也可以采用寬度7.5mm或5mm的小尺寸試樣，缺口開在試樣的窄面上。由于試樣缺口的深度、曲率半徑和角度大小對根部應力集中的影響比較嚴重，缺口加工對其尺寸精度要求嚴格，并且要求根部光滑且無平行于軸線的劃痕，通常缺口加工使用專用的拉床。測試后沖擊韌性數(shù)值根據(jù)試樣不同標注方式不同，V型缺口試樣的沖擊韌性記為Ak，U型缺口試樣加注缺口的深度，如Aku2表示缺口深度為2mm的U型試樣沖擊韌性。圖2U型缺口試樣附廿I0025圖3V型缺口試樣三、實驗內(nèi)容1、了解沖擊試驗機的基本原理、掌握試驗機的基本操作方法。2、測定缺口試樣的沖擊韌性，并對兩種材料的測試結(jié)果進行比較。

四、實驗所用材料、工藝規(guī)范及儀器設備1、實驗材料低碳鋼和鑄鐵沖擊標準試樣，酒精，藥棉2、工藝規(guī)范把試樣按設備操作規(guī)程裝入試驗機，按國標和試驗機軟件要求輸入各項參數(shù)后進行實驗操作。3、儀器設備擺錘沖擊試驗機（型號：PTM2152-C）。五、實驗組織及步驟1、實驗組織每班分成若干批次，以每批次12人為宜。每批分6組，每組2人，每組選擇一個低碳鋼或鑄鐵標準試樣做沖擊實驗。每批次同學共享三個低碳鋼試樣、三個鑄鐵試樣的沖擊韌性實驗數(shù)據(jù)。2、實驗步驟（1）熟悉試驗機結(jié)構(gòu)和試樣準備；（2）試驗機準備：按設備說明書要求開試驗機、空壓機和控制電腦，打開試驗機軟件，按實驗要求設定參數(shù)；（3）實驗：裝上試樣，聯(lián)機后設定實驗參數(shù)并沖擊；（4）實驗結(jié)果分析：取出斷裂后試樣，讀取實驗數(shù)據(jù)；（5）保留斷口試樣，觀察斷口用。六、實驗報告編寫要求1)2)1)2)3)實驗數(shù)據(jù)處理：表一沖擊韌性實驗數(shù)據(jù)記錄表參數(shù)試樣名稱試樣尺寸沖擊韌性Ak（J）沖擊韌性