常温冲击试验

实验四、常温下材料的冲击试验

一、实验目的

1、了解冲击实验原理和冲击实验机的主要结构

2、掌握金属材料常温下冲击韧度的测量方法

3、了解脆性材料和塑性材料冲击断裂断口宏观形貌特征。 二、实验原理

金属构件在实际工程应用中，不仅承受静载荷作用，有时还要在短时间内承受突然施加的载荷的作用，即受到冲击载荷的作用。材料受冲击载荷时的力学性能与静载荷时显著不同。为了评定材料承受冲击载荷的能力，揭示材料在冲击载荷下的力学行为，需要进行冲击实验

冲击实验是把要实验的材料制成规定形状和尺寸的试样，在冲击实验机上一次冲断，根据冲断试样所消耗的功或试样断口形貌特点，得到材料的冲击韧度和冲击吸收功。这些冲击性能指标对材料的韧脆程度及冶金质量、内部缺陷等情况非常敏感，因此可用冲击实验来评定材料的韧脆程度并检查材料的冶金质量和热加工产品质量。

实验室普遍采用的冲击实验为一次摆锤冲击实验。如图所示。实验时将材料制成带缺口 的标准试样，如图所示。试样水平放在实验机支座上，缺口位于冲击相背方向。然后将具有一定质量G 的摆锤举至一定高度H ，使其具有一定的势能GH 1。释放摆锤冲断试样摆锤的剩余能量为GH 2，则摆锤冲断试样失去的能量为GH 1- GH 2，此即为试样变形和断裂所吸收的功，称为冲击功，用A k 表示，单位为J ，用试样断口处单位面积上所消耗的冲击吸收功大小来衡量材料的冲击韧度，即 αK =Ak/F=G （H 1-H 2）/F

本实验分别以低碳钢和铸铁为原料制成缺口冲击试样，测定其在相同冲击能量下的冲击韧度的大小，从而评定这两种材料的韧脆程度并区别其断口宏观形貌。

三、冲击试样尺寸

按照国家标准GB /T229—1994《金属夏比缺口冲击试验方法》，金属冲击试验所采用的标准冲击试样为

mm 55mm 10mm 10⨯⨯并开有mm 2或mm 5深的U 形缺口的冲击试样（图1-8）以及 45张角mm 2深的V 形缺口冲击试样（图1-9）。

夏比U 形冲击试样

（a ）深度为mm 2；（b ）深度为mm 5

夏比V形冲击试样

四、实验设备及材料

1、实验设备：JB-30型冲击实验机，能量范围：用小摆锤时，冲击能量为15Kgm，用大摆锤时，冲击能量为30Kgm。

2、实验材料：低碳钢（w c=0.15%）、灰铸铁（HT150）

五、实验内容及步骤

1、测量试件缺口尺寸，估算材料的αK值，选择实验机冲击能量范围。

2、安装试样前，将摆锤抬起，空摆一次，记录实验机因阻力所消耗的能量。

3、将摆锤稍微抬起，用顶块顶住，然后安装试样，应使试样紧贴支座，并使其缺口对称面位于两支座对称面上。

4、将摆锤抬起到需要位置，锁住；然后将操纵杆放在“冲击”位置，摆锤自由下落，将试件冲断。

5、摆锤停摆后从刻度盘上渎出冲断试样所消耗的能量A k（需减去因阻力消耗的能量）。每种材料需作三次以上，取其算术平均值，分别填入表中，做为计算αK的依据。

6、观察两种材料冲击断裂后断口的宏观形貌。

六、实验报告

1、简述实验目的、实验设备材料及实验过程。

2、实验数据记录及处理

3、分析低碳钢和灰铸铁冲击韧度的差别，比较两种材料宏观断口形貌特征。