冲击实验报告

一、实验目的
1、观察分析低碳钢材料在常温冲击下的破坏情况和断口形貌。

2、测定低碳钢材料的冲
击韧度?k值。

3、了解冲击试验方法。

二、实验设备
液晶全自动金属摆锤冲击试验机，游标卡尺。

三、实验材料
本实验采用gb/t 229?1994标准规定的10mm?10mm?55mm u形缺口或v形缺口试件。

四、实验步骤及注意事项
1、测量试件缺口处尺寸，测三次，取平均值，计算出横截面面积。

2、检查回零误差和能量损失：正式试验开始前在支座上不放试件的情况下“空打”一次：
（1）取摆：按“取摆”键，摆锤逆时针转动；（2）退销：按“退销”键，保险销退销；
（3）冲击：按“冲击”键，挂/脱摆机构动作，摆锤靠自重绕轴开始进行冲击；（4）
放摆：按“放摆”键，保险销自动退销，当摆锤转至接近垂直位置时便自动停摆；（5）清
零：按“清零”键，使摆锤角度值复位为零。

注意：必须在摆锤处于垂直静止状态时方可执
行此动作。

第一次“空打”后显示屏上显示的空打冲击吸收功n1即为回零误差，此值经校正后应不
大于此摆锤标称能量值的0.1%。

3、正式试验：按“取摆”键，摆锤逆时针转动上扬，触动限位开关后由挂摆机构挂住，
保险销弹出，此时可在支座上放置试件（注意试件缺口对中并位于受拉边）。

然后顺序执行以
上“取摆”、“退销”、“冲击”、“放摆”动作。

显示屏上将显示该试件的冲击吸收功和相应的
冲击韧度。

4、摆锤抬起后，严禁在摆锤摆动范围内站立、行走和放置障碍物。

1
n6n1，此值应不大于此摆锤标称能量值的10
五、实验数据记录及结果处理
篇二：冲击实验报告
冲击实验报告
一．实验目的
1. 掌握常温下金属冲击试验方法；
2. 了解冲击试验机结构、工作原理及正确使用方法。

二．实验设备
jbw-300冲击试验机及20#钢试样和
40cr试样。

三．实验原理：
冲击试验是根据许多机器零件在
工作时受到冲击载荷作用提出来的。

冲
击载荷是动载荷，它在短时间内产生较
大的力，在这种情况下往往对材料的组
织缺陷反映更敏感。

在冲击试验中，我们认为材料存在截面突变、即缺口，冲击动能在
零件内的分布是不均匀的，在缺口处单位体积内将吸取较多的能量，从而使该处的应力、应
变值增大。

因此，ak或ak值都是代表材料缺口敏感度。

冲击载荷与静拉伸的主要区别在于
加载速度不同。

拉伸速度一般在10-4~10-2mm/s，而冲击速度为102~104mm/s，静载荷作用于
构件，一般不考虑惯性力的影响，而冲击载荷作用下惯性的作用不可忽视。

四﹑试样的制备
若冲击试样的类型和尺寸不同，则得出的实验结果不能直接比较和换算。

本次试验采用
u型缺口冲击试样。

其尺寸
及偏差应根据gb/t229-1994规定，见图1-2。

加工缺口试样时，应严格控制其形状﹑尺
寸精度以及表面粗糙度。

试样缺口底部应光滑﹑无与缺口轴线平行的明显划痕。

五﹑实验原理
冲击试验利用的是能量守恒原理，即冲击试样消耗的能量是摆锤试验前后的势能差。

试
验时，把试样放在图1－2的b处，将摆锤举至高度为h的a处自由落下，冲断试样即可。

摆锤在a处所具有的势能为：
e=gh=gl(1-cosα) (1-1) 冲断试样后，摆锤在c处所具有的
势能为：
e1=gh=gl(1-cosβ)。

(1-2) 势能之差e-e1,即为冲断试样所消耗的冲击功ak: ak=e-e1=gl(cosβ-cosα) (1-3) 式中，g为摆锤重力（n）；l为摆长（摆轴到摆锤重心的距离）（mm）；α为冲断试样
前摆锤扬起的最大角度；β为冲断试样后摆锤扬起的最大角度。

图1-3冲击试验原理图
六﹑实验步骤
1. 测量试样的几何尺寸及缺口处的横截面尺寸。

2. 根据估计材料冲击韧性来选择试验机的摆锤和表盘。

3. 安装试样。

4. 进行试验。

将摆锤举起到高度为h处并锁住，然后释放摆锤，冲断试样后，待摆锤扬
起到最大高度，再回落时，立即刹车，使摆锤停住。

5. 记录表盘上所示的冲击功aku值.取下试样，观察断口。

试验完毕，将试验机复原。

6. 冲击试验要特别注意人身的安全。

七﹑实验结果处理
1.计算冲击韧性值αku. aku
s0αku =(j/cm2) (1-4) 式中,aku为u型缺口试样的冲击吸收功(j); s0为试样缺口处断面面积(cm2)。

冲击韧性值αku是反映材料抵抗冲击载荷的综合性能指标，它随着试样的绝对尺寸﹑缺
口形状﹑试验温度等的变化而不同。

2.比较分析两种材料的抵抗冲击时所吸收的功。

观察破坏断口形貌特征。

篇三：金属系列冲击试验报告
金属系列冲击试验报告
一．
试验目的
1. 了解摆锤冲击试验的基本方法。

2. 通过系列冲击试验，测定低碳钢、工业纯铁和t8钢在不同温度下的冲击吸收功，
拟合三种金属韧脆转变温度。

二．基本原理：
韧性是材料承受载荷作用导致发生断裂的过程中吸收能量的特性。

冲击吸收功的
测量原理为冲击前以摆锤位能形式存在的能量中的一部分被试样在受冲击后发生断裂的
过程中所吸收。

摆锤的起始高度与它冲断试样后达到的最大高度之间的差值可以直接转换成
试样在冲断过程中所消耗的能量，试样吸收的功称为冲击功（ak）。

采用系列冲击试验，即测定材料在不同温度下的冲击吸收功，可以确定其韧脆转变温度，
即当温度下降时，由韧性转变成脆性行为的温度范围，在ak-t曲线上表现为ak值显著降低
的温度。

曲线冲击功明显变化的中间部分称为转化区，脆性区和塑性区各占50%时的温度称
为韧脆转变温度（dbtt）。

当断口上结晶或解理状脆性区达到50%时，相应的温度称为断口形
貌转化温度（fatt）。

脆性断裂：材料在低温断裂时会呈现脆性断裂，所谓脆性断裂即材料在极微小甚至没有
塑性变形及其预警的情况下所发生的断裂，低倍放大镜下断口形貌往往是光亮的结晶状。

解理断裂：当外加正应力达到一定数值后，以极速率沿特定晶面产生的穿晶断裂现象称
为解理。

解理断口的基本微观特征是台阶、河流、舌状花样等。

全韧型断口：断口晶状区面积百分比定为0%；全脆型断口：断口晶状区面积百分比定
为100%；
韧脆型断口：断口晶状区面积百分比需用工具显微镜进行测量，计算出断口解理部分面
积，计算出断口晶状区面积百分比
三．
试验材料、试样、以及设备仪器
2.1 按照相关国标标准gb/t229-1994 (金属夏比缺口冲击试验方法)要求完成试验测量
工作。

2.2 试验材料：低碳钢、工业纯铁和t8钢。

试样外型尺寸：10mm*10mm*55mm，缺
口部位为u型槽。

2.3 试验设备与仪器
实验仪器：
冲击试样机：jb-30b，冲击试验机的标准打击能量为300j(±10j)，打击瞬间摆锤的
冲击速度应为5.0~5.5m/s。

冲击试验机一般在摆锤最大能量的10%~90%范围内使用；实
验前应检查摆锤空打时被动指针的回零道，回零差不应超过最小分度值的四分之一。

工具显微镜：目镜 10x，物镜2.5/0.08， 160/0.
保温杜瓦瓶：对于高温或低温冲击试验，保温瓶应能将试验温度稳定在规定值的±2℃
之内。

温度计：测高温用的玻璃温度计最小分度值应不大于1℃，测低温用数字显示式热电偶
测温器。

加热用电炉，烧杯，液氮，酒精，加持试样用镊子
四．实验步骤
4.1 了解摆锤冲击试验装置，工作原理及冲击方式。

4.2 将三种试样分别做标记，标号为ⅰ、ⅱ、ⅲ，然后放置于温度分别为-60℃、-40℃、
-30℃、-20℃、0℃、室温、沸水的介质中保温。

4.3 达到预定温度后，保温3分钟以上，然后准备进行冲击试验。

4.4 试样的支座要符合规定距离，坚固不松动，摆锤的刀口处于支座跨度的中央，摆锤
空
载运动时指针应指在零位。

4.5 冲击吸收功的试验测量。

将试样快速准确的装卡到试验装置上，然后放下摆锤完成
冲
击试验。

注意，当试验不在室温进行时，试样从高温或低温装置中移出至打断的时间不
应大于5秒，如不能满足要求，应采取过热或过冷的方法补偿温度损失。

调试温度，以达到
试样规定的试验温度。

4.6 记录冲击功，并且根据断后形貌，在显微镜下观察计算韧脆区域比例，填入班级统
计
栏中。

五．试验数据记录及处理
5.1 试验数据记录
表1 系列冲击试验第1组数据
表2 系列冲击试验第2组数据
5.2 断口形貌及晶状区面积计算
5.2.1 断口形貌
断口脆性区没有塑性变形，断口呈结晶状、平整且基本无形状变化，呈现亮白色；塑性
区有明显的塑性变形，断口不平整伴随较大的形状改变，呈现暗灰色。

5.2.2 断口晶状区面
积%计算
根据国标gb/t 12778-2008，按断口上晶状区的形状，若能归类成矩形、梯形时（图1），
可用量具测出相应尺寸，按公式(1)计算出断口晶状区面积%。

图 1 量具测定断口解理面积示意图
式中，ac为断口中晶状区的总面积，单位为mm2；a0为原始横截面积，单位为mm2。

5.2.3
我自己的样品计算：本人所测样品为-60度纯铁，ak=6j，其断口中晶状区的总面
积100%，绘制图像如下：
5.3 用绘制韧脆转变曲线的方法确定韧脆转变温度。

利用origin软件拟合各样品的韧脆转变曲线，根据已有的研究结果选择boltzmann 函
数进行拟合，可以较好的模拟出各类试样的韧脆转变温度。

impact absorbing energy/ak (j) t (centigrade) 图二：q235钢的韧脆转变行为曲线
在origin中对冲击功曲线取点，得知ak最大值197j,最小值：0j；所以当ak=100j时，
温度t=-17.5 ℃，即利用冲击吸收功所得韧脆转变温度ett50为-17.5 ℃.
对脆性断面率曲线取点 p=50%时，t=-7.7℃，即利用脆性断面率所得的韧脆转变温度
fatt50=-7.7℃. 5.3.2.
t8钢的韧脆转变曲线绘制
impact absorbing energy (j) temperature (centigrade)
percentage of brittle failure area (%) 图三：t8钢的韧脆转变行为曲线
由两组拟合的曲线可知，t8钢没有明显的韧脆转变现象，它是一种完全脆性的材料。

temperature (centigrade)
impact absorbing energy (j) 图四：工业纯铁的韧脆转变行为曲线
在origin中对冲击功曲线取点，得知ak最大值289j,最小值70j；所以当ak=180j时，
温度t=19.7 ℃，即利用冲击吸收功所得韧脆转变温度ett50为-19.7 ℃.
对脆性断面率曲线取点 p=50%时，t=-25℃，即利用脆性断面率所得的韧脆转变温度
fatt50=-25℃.
六．实验分析及结论
6.1. 三种材料的韧脆转变特性比较
本次试验中，t8，q235，纯铁含碳量依次降低。

由实验所得数据以及绘图拟合结果可知，
含碳量比较低的纯铁在系列冲击试验冲击功有明显下降斜率，具有明显的韧脆转变温度，并
且其韧脆转变温度很低在-20度左右；q235也有韧脆转变现象，但其转变温度相较于纯铁高，
转变温度区间比纯铁宽，突变不明显；随着含碳量的继续增加，合金的强度不断提高，韧脆
转变现象越发不明显，t8钢已经显现出完全的脆性。

6.2. 冲击试验致脆因素
本次试验中，从q235和纯铁的转变曲线中可以看出，随温度的降低，其冲击功明显降低，
并且断面脆性面积随之增大，可知，温度是影响其脆性的因素之一。

另外，三种材料中，t8，q235，纯铁依次降低，可知，t8钢表现出完全的脆性，q235
有不太明显的韧脆转变，而纯铁有明显的韧脆转变，所以可知，只有中低碳钢有明显的韧脆
转变现象。

所以得出结论，含碳量是影响致脆性的一个重要因素，随着含碳量增加，脆性越
加明显。

参考文献
[1] 金属夏比缺口冲击试验方法. gb/t 229-1994.
[6] 杨王玥，强文江．材料力学行为[m]. 北京：化学化工出版社. 2009.篇四：实验3 材
料冲击实验报告
材料冲击实验报告
一、实验目的：
二、实验设备：
三、实验记录及结果整理：
1．数据记录：
表1 试件尺寸
表2 实验记录及计算结果
2．断面显微照片：
四、讨论题
详细叙述测量材料冲击韧性的实验步骤？【教师评语】
成绩：篇五：夏比冲击试验报告
夏比冲击试验报告
一、实验目的
1. 掌握冲击试验机的结构及工作原理
2. 掌握测定试样冲击性能的方法
二﹑实验内容
测定低碳钢和铸铁两种材料的冲击韧度，观察破坏情况，并进行比较。

三﹑实验设备
3. 冲击试验机
4. 游标卡尺
图1-1冲击试验机结构图
四﹑试样的制备
若冲击试样的类型和尺寸不同，则得出的实验结果不能直接比较和换算。

本次试验采用
u型缺口冲击试样。

其尺寸及偏差应根据gb/t229-1994规定，见图1-2。

加工缺口试样时，
应严格控制其形状﹑尺寸精度以及表面粗糙度。

试样缺口底部应光滑﹑无与缺口轴线平行的
明显划痕。

图1-2 冲击试样
五﹑实验原理
冲击试验利用的是能量守恒原理，即冲击试样消耗的能量是摆锤试验前后的势能差。

试
验时，把试样放在图1－2的b处，将摆锤举至高度为h的a处自由落下，
冲断试样即可。

摆锤在a处所具有的势能为：
e=gh=gl(1-cosα) (1-1)
冲断试样后，摆锤在c处所具有的势能为：
e1=gh=gl(1-cosβ)。

(1-2) 势能之差e-e1,即为冲断试样所消耗的冲击功ak: ak=e-e1=gl(cosβ-cosα) (1-3) 式中，g为摆锤重力（n）；l为摆长（摆轴到摆锤重心的距离）（mm）；α为冲断试样前摆
锤扬起的最大角度；β为冲断试样后摆锤扬起的最大角度。

图1-3冲击试验原理图
六﹑实验步骤
1. 测量试样的几何尺寸及缺口处的横截面尺寸。

2. 根据估计材料冲击韧性来选择试验机的摆锤和表盘。

3. 安装试样。

如图1－4所示。

图1-4冲击试验示意图
4. 进行试验。

将摆锤举起到高度为h处并锁住，然后释放摆锤，冲断试样后，待摆锤扬
起
到最大高度，再回落时，立即刹车，使摆锤停住。

5. 记录表盘上所示的冲击功aku值.取下试样，观察断口。

试验完毕，将试验机复原。

6. 冲击试验要特别注意人身的安全。

七﹑实验结果处理
1.计算冲击韧性值αku.
aku
αku =s02 (j/cm) (1-4) 式中,aku为u型缺口试样的冲击吸收功(j); s0为试样缺口处断面面积(cm2)。

冲击韧性值αku是反映材料抵抗冲击载荷的综合性能指标，它随着试样的绝对尺寸﹑缺
口形状﹑试验温度等的变化而不同。

2.比较分析两种材料的抵抗冲击时所吸收的功。

观察破坏断口形貌特征。

八﹑思考题
1. 冲击韧性值αku为什么不能用于定量换算，只能用于相对比较？
答：αku值取决于材料及其状态，同时与试样的形状、尺寸有很大关系。

αku值对材料
的内部结构缺陷、显微组织的变化很敏感，如夹杂物、偏析、气泡、内部裂纹、钢的回火脆
性、晶粒粗化等都会使其明显下降。

条件很难达到统一，所以冲击韧性不能用于定量计算，
只能用于相对比较。

2. 冲击试样为什么要开缺口？
答：在试样上制作切口的目的是为了使试样承受冲击载荷时在切口附近造成应力集中，
使塑性变形局限在切口附近不大的体积范围内，并保证试样一次冲断且使断裂发生在切口
处。