冲击韧性试验

八）、冲击韧性实验

冲击韧性实验大纲

1．用摆锤冲击试验机，冲击简支梁受载条件下的低碳钢和铸铁试样，确定一次冲击负载作用下折断时的冲击韧性α

ku

2．通过分析计算，观察断口，比较上述两种材料抵抗冲击载荷的能力冲击韧性实验指导书

衡量材料抗冲击能力的指标用冲击韧度来表示。冲击韧度是通过冲击实验来测定的。这种实验在一次冲击载荷作用下显示试件缺口处的力学特性(韧性或脆性)。虽然试验中测定的冲击吸收功或冲击韧度,不能直接用于工程计算，但它可以作为判断材料脆化趋势的一个定性指标,还可作为检验材质热处理工艺的一个重要手段.这是因为它对材料的品质、宏观缺陷、显微组织十分敏感，而这点恰是静载实验所无法揭示的。

一﹑冲击实验的类型及名称

测定冲击韧度的试验方法有多种。国际上大多数国家所使用的常规试验为简支梁式的冲击弯曲试验。在室温下进行的实验一般采用GB/T229-1994标准《金属夏比冲击试验方法》，另外还有“低温夏比冲击实验”，“高温夏比冲击实验”。

由于冲击实验受到多种内在和外界因素的影响。要想正确反映材料的冲击特性，必须使用冲击实验方法和设备标准化、规范化，为此我国制定了金属材料冲击实验的一系列国家标准（例如GB2106、GB229-84、GB4158-84、GB4159-84）。本次实验介绍“金属夏比冲击实验”（即GB/T229-1994）测定冲击韧度。

二﹑实验目的

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

1.冲击试验机

2.游标卡尺

图2-26 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2-27。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2-27 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2－28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) (2-12)

冲断试样后，摆锤在C处所具有的势能为：

E1=Gh=GL(1-cosβ)。(2-13)

势能之差E-E1,即为冲断试样所消耗的冲击功A K:

A K=E-E1=GL(cosβ-cosα) (2-14)

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2-28 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2－29所示。

图2－29 冲击实验示意图

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A KU 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 .

αKU =0S A KU

(J/cm 2) (2-15)

式中,A KU 为U 型缺口试样的冲击吸收功(J); S 0为试样缺口处断面面积(cm 2)。

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？

2. 冲击试样为什么要开缺口？