弯曲冲击实验及韧脆转变温度测定
金属材料冲击试验
实 验 报 告课程名称： 材料性能研究技术 成绩： 实验名称： 弯曲冲击实验及韧脆转变温度测定 批阅人： 实验时间：2 实验地点： 实验室 报告完成时间：2 姓 名： 学号： 班级： 材同组实验者： 指导教师：一、实验目的1.了解冲击韧性的含义及其表达方式。
2.掌握金属冲击试验机的操作方法。
3.分析温度对材料韧脆转变的影响，理解金属的低温脆性。
二、实验原理1、冲击试验原理冲击载荷是指载荷在与承载构件接触的瞬间内速度发生急剧变化的情况，即有一定的加载速率的载荷。
冲击韧性是指金属材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功能力，常用标准试样的冲击吸收功K A 来表示。
冲击吸收功K A 值越大，表明材料的抗冲击性能越好。
本试验通过缺口试样的冲击弯曲试验来测量材料的冲击吸收功。
缺口试样的冲击弯曲试验的原理如图1所示，试验是在摆锤式冲击试验机上进行的。
将试样水平放在试验机支座上，缺口位于冲击相背方向上。
然后将具有一定质量m 的摆锤举至一定高度0H ，使其获得一定位能0mgH 。
释放摆锤冲击试样，摆锤的剩余能量为1mgH ，侧摆锤冲击试样失去的位能10-mgH mgH ，即为试样变性和断裂所消耗的功，就是冲击吸收功K A 。
图1 摆锤式冲击试验机 图2 V 形缺口试样 在冲击试验机上实际操作过程中，冲击前先将指针调零，冲击完成后指针自动转向表盘上冲击吸收功K A 所指的刻度处，单位为J ，实验者只需按要求按放好试样，调零和读数即可，不需要测量0H 和1H 的大小。
2、冲击试验试样冲击吸收功K A 值与试样的尺寸、缺口形状和支撑方式有关。
为了便于比较，国标给定了两种缺口的冲击弯曲标准试样，它们是U 形缺口和V 形缺口，本实验使用的是GB/T229-1994规定10×10标准夏氏V 型缺口试样，其尺寸为：形缺口深V 2,551010mm mm mm mm ⨯⨯12mm ，（如图2）这里指出，用V 型缺口试样测定的冲击吸收功用KV A 表示，用U 型缺口试样测定的冲击吸收功用KU A 表示。
韧脆转变温度的测定方法探究
韧脆转变温度的测定方法探究
简介
韧脆转变温度是指材料从韧性到脆性转变所需的温度，它对于材料的性能和应用具有重要意义。
本文将探讨一种测定韧脆转变温度的方法。
方法
实验步骤
1. 准备样品：选择需要测定的材料样品。
2. 制备样品：根据需要，将样品制备成适当的形状和尺寸。
3. 测试装置：选择合适的测试装置，例如冲击试验机。
4. 温度控制：调节测试装置中的温度控制系统，设定温度范围并保持稳定。
5. 开始测试：将样品放置在测试装置中，在不同温度下进行冲击试验。
6. 记录结果：记录样品在不同温度下的表现，特别是发生韧脆转变的温度。
7. 分析数据：根据记录的结果，分析得出韧脆转变温度。
注意事项
- 确保测试过程中的温度控制准确可靠。
- 选择合适的样品制备方法，以保证测试结果的准确性。
- 可以重复实验以验证结果的可靠性。
结论
韧脆转变温度的测定方法对于材料性能的研究和应用具有重要
意义。
通过调节温度和进行冲击试验，我们可以确定材料的韧脆转
变温度，为材料的设计和应用提供参考依据。
然而，需要注意的是，不同材料可能存在不同的测试方法和参数，因此在实施测试时需根
据具体情况进行调整。
以上是对韧脆转变温度的测定方法的探究，希望能对相关研究
提供一定的帮助和启示。
韧脆性转变温度的实验测定与分析
韧脆性转变温度的实验测定与分析
引言
韧脆性转变温度是材料科学中一个重要的参数，用来描述材料
的机械性能随温度的变化情况。
本文旨在介绍韧脆性转变温度的实
验测定方法，并对实验结果进行分析。
实验测定方法
1. 样品制备
首先，选择待测材料进行样品制备。
样品的形状和尺寸应符合
实验要求，并且尽量保持一致性。
确保样品表面光滑且无明显缺陷。
2. 实验装置
构建适用于韧脆性转变温度测定的实验装置。
一般来说，该装
置包括温控装置、力学测试设备和数据采集系统。
3. 实验步骤
3.1. 将待测材料样品置于实验装置中，保持温度稳定。
3.2. 对样品施加力或应力，使其发生断裂。
3.3. 实时记录施加力或应力与温度的关系，并记录样品在不同温度下的断裂行为。
4. 数据处理与分析
根据实验结果，可以得到样品在不同温度下的断裂强度曲线。
通过分析断裂强度曲线，可以确定韧脆性转变温度。
结论
韧脆性转变温度的测定是通过施加力或应力，观察样品在不同温度下的断裂行为，从而确定材料的韧脆性转变温度。
本实验方法对研究材料的机械性能变化具有重要意义，可以为材料科学研究提供有力的支持。
参考文献
- 张三, 李四. 韧脆性转变温度实验测定与分析方法[J]. 材料科学与工程, 20XX, XX(X): XX-XX。
6-1冲击弯曲试验与冲击韧性 PPT
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
（3）试验原理 摆锤(质量为G)举至H1的位
置(位能为GH1)，释放摆锤冲断 试样；
摆锤摆至H2的位置(位能为 GH2)；摆锤冲断试样失去的 位能为GH1－GH2 。
此即为试样变形和断裂所 吸收的功，称为冲击吸收功，
（2）不同的冲击能量要求不同的强度与塑性配合。
如图，40钢（含碳量 为0.4%的钢）的冲击疲劳 抗力随回火温度的变化 （即钢材塑性的高低）不 是单调的变化，而是在某 一温度下有一个峰值。
且此峰值随冲击能量 增加向高温方向移动。说 明不同冲击能量下，要求 的强度和塑性配合不同。
（1）冲击能量高时，材 料的多次冲击抗力主要取 决于塑性；冲击能量低时， 材料的多冲抗力主要取决 于强度。
如图，经500℃回火钢的特点是塑性高，强度低。 经200℃回火 钢的特点是强度高，塑性低。
在交点以左， 500℃回火钢抗冲击疲劳能力强，寿命长；
在交点以右， 200℃回火钢抗冲击疲劳能力强，寿命长。
②测定材料的韧脆性转变温度。根据系列冲击试验 （低温冲击试验）可获得AK与温度的关系曲线，据此确 定材料的韧脆转变温度，以供选材参考或抗脆断设计。
③对σs大致相同的材料,根据AK值可以评定材料对大能 量冲击破坏的缺口敏感性. AK值越大，说明材料对缺口越 不敏感。
2.多次冲击
一般采用某种冲击能量A下的冲断周次N或用要求的冲 击工作寿命N时的冲断能量A表示试样的多冲抗力。冲击 抗力的指标有如下规律：
多次冲击试验采用PC-l50型落锤式多次冲击试验机。
冲击频率(冲击次数)：450周次/min 和600周次/min。
Q345qD钢板韧脆转变温度的测定探究
联系人：贾海伟，男，34 岁，大学本科，助理工程师，乌鲁木齐（830022）新疆八一钢铁股份有限公司制造管理部理化检验中心 E-mail：jiahw@
27
2019 年第 1 期
新疆钢铁
总 149 期
变为穿晶解理，断口由纤维状态变为结晶状态，这就 个试验温度做 3 个冲击样，试验结果取平均值。
照 GB/T 229-2007 标准中给出的方法进行试验，每
表 1 试验用钢的化学成分
质量分数，%
备注：试样 1 为 Q345qD 板 H16mm 取样；试样 2 为 Q345qDH40mm 取样
八钢公司生产的桥梁结构钢 Q345qD 执行国标 GB/T714-2015《桥梁用结构钢》。针对 Q345qD 钢板 进行了 -80℃～0℃的系列冲击试验，根据剪切断面
率、侧膨胀值、冲击吸收能量与温度的关系绘制出 Q345qD 钢板的韧脆转化曲线，找出 Q345qD 钢的韧 脆转变温度区间，为八钢开发系列产品及工艺路线 的设计提供技术参数。
2 试验方法
2.1 试验原理 韧脆转变作为钢铁材料的一种重要现象，其影
响因素有很多。屈服强度 σs 和断裂强度 σf 是任何 一种金属材料都具有的两个强度指标，两者都随着 温度上升而下降。σs 随温度下降的速率比 σf 的下 降速率大，因而两者的 σ-T 关系曲线交于某一温 度。当 > t 时，σf>σs，即材料首先屈服时，则发生 断裂，即韧性断裂；当 < t 时，σf<σs，即材料尚未 屈服时，其已达到其断裂强度。也就是说，在未发生 明显的塑形变形之前已经断裂，这是脆性断裂[2]。当 试验温度低于某温度时，材料由韧性状态变为脆性 状态，冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型
2019 年第 1 期
弯曲冲击实验及韧脆转变温度测定
弯曲冲击实验及韧脆转变温度测定一、实验目的1. 掌握低温下金属冲击韧性测定的操作方法。
2. 了解温度对金属冲击韧性的影响及确定脆性转变温度T K的方法。
二、实验要求1. 熟悉冲击试验机的操作规程，注意安全。
2. 不得用手指直接触摸断口，冷试样要用钳子夹。
3. 根据材料及组织状态来选规程的摆锤，及时记录数据。
4. 仔细观察断口形貌，粗略判断断裂性质，记录断口草图。
三、实验设备及试样1. 设备、仪器（1）摆锤式冲击试验机（2）冷却装置（冷却介质为酒精加丙酮）2. 试样试样为GB/T229-1994 规定10×10 标准夏氏V 型缺口试样，如图3.1 所示。
材料为45号钢。
图3.1 10×10 标准夏氏V 型缺口试样四、实验原理将不同温度的试样水平放置在试验机支座上（缺口位于冲击相背方向），用有一定高度H1和一定质量m 的摆锤（即其具有一定位能mgH1）在相对零位能处冲断试样，摆锤剩余能量为mgH2,则测得摆锤冲断各不同温度试样失去的位能，即为试样变形和断裂所消耗的冲击吸收功A KV，从而反映温度对金属材料的冲击韧性的影响。
13图3-2 冲击试验原理1-摆锤 2-试样五、实验步骤1. 制备低温介质。
其温度应比实验温度低3℃，以补偿试样从取出到冲断时温度的回升。
实验温度遵照GB2106-80 和GB4159-84 技术标准规定，为室温到-75℃范围内的六种温度。
2. 冷却试样。
试样放入低温介质后，保温时间不应少于15分钟。
3. 检查试验机，校正指针的零点位置。
4. 安装低温试样。
用特制夹子将试样自保温瓶取出放置到冲击试验机支座上，要求动作迅速准确。
（事先可以多次练习以达到要求）5. 进行冲击试验。
6. 冲完后立即读取，记录冲击功A KV值，将指针拨回零位。
7. 找回冲断试样，观察截面断口上各区，并估算各区的面积比。
六、实验注意事项1. 谨防人身安全事故。
参加实验人员一定要集中注意力，保持良好秩序。
昆钢板材韧脆转变温度的测定
要达到 须 降到
一
级 钢 要 求 板厚 加
℃以 下
。
,
,
级钢板 板厚
的
一
、
,
仓回 ‘
的 的
。
场
按 现行 生 产 工 艺 蕊
一
、
、
鉴
已 能 生 产 要 生 产 其余 规 格 的
、 、
,
一
还 需 采 取 措 施 降低 韧 脆 转 变 温 度
,
本 文 得 于 小 飞 高 工 的 热 情 指 导 和 支持 在 此 深 表 谢 意
,
冲击 值 随 温 度 的 变 化 有 图
化 的现 象 称 冷 脆
,
所示 的规律
,
一 几
,
这种 因 温 度 降 低 由韧 性 状 态 向 脆性 状 态 转
。
℃
低 中强 度 的 体 心 立 方
。
图
试 验 温 度 对 冲击韧 度 影 响
金 属 具 有 明显 的 冷 脆 现 象
图
中 的 曲线
收 到稿件 日期 周
即
℃时 冲击 功 合 格 率 普 板
为
。
,
、
如为
板‘
‘ 一
能达到
,
级钢 要求 低合金板的合
格率 均为
由图
可 见 如 果 降低 材 料 的
,
整个
曲线 向左 移 动 则 钢 在 各 温 度 的 冲击 功 相 应
的 场须 降 到
℃以 下 要 生 产
,
提高
。
经 分 析 低 合金 板 要 生 产
的 劫须 降 到
因 此 板 厚 增 加 晶粒 变 粗
,
冲击韧性实验
3.金属材料在冲击载荷作用下塑性变形难于充分进行。 在冲击载荷下，塑性变形主要集中在某些局部区域， 这种不均匀情况限制了塑性变形的发展，导致屈服强 度和抗拉强度提高。且屈服强度提高得较多，抗拉强 度提高得较少。 4.塑性和韧性随着应变率增加而变化的特征与断裂方式 有关。
§3.2 金属材料的低温脆性
3.工程意义
（1）考核材料的多次冲击抗力； （2）作为受多次冲击零件的设计依据。
三．冲击脆化效应
1.冲击弹性变形总能跟上冲击外力的变化，因而应变率 对金属材料的弹性行为及弹性模量没有影响。而应变 速率对塑性变形、断裂及有关的力学性能有显著的影 响。 2.在冲击载荷作用下，瞬间作用于位错上的应力相当 高，结果造成位错运动速率增加，使派纳力 τp-n 增大。 运动速率愈大,则能量愈大、宽度愈小，故派纳力愈大。 结果滑移临界切应力增大，金属产生附加强化。
2.试验结果
样品破坏前 N ﹤1000～500次者，破坏规律及形态与一 次冲击相同； 样品破坏前 N﹥100000次者，破坏规律及形态与疲劳相 似。可概括为如下一些规律： （1）冲击能量高时，材料的多次冲击抗 力主要取决于塑 性；冲击能量低时，材料的多冲抗力主要取决于强度。 （2）不同的冲击能量要求不同的强度与塑性配合。 （3）材料强度不同对冲击疲劳抗力的影响不同。高强度钢 和超高强度钢的塑性和冲击韧性对提高冲击疲劳抗力有较 大作用；而中、低强度钢的塑性和冲击韧性对提高冲击疲 劳抗力作用不大。
在低碳合金钢中，经不完全等温处理获得贝氏体和马氏 体的混合组织，其韧性比单一马氏体或单一贝氏体组织要 好。 在马氏体钢中存在稳定残余奥氏体，可以抑制解理断 裂，从而显著改善钢的韧性。马氏体钢中的残余奥氏体膜 也有类似作用。 钢中碳化物及夹杂物等第二相对钢的脆性的影响程度取 决于第二相质点的大小、形状、分布、第二相性质及其与 基体的结合力等性质有关。
汽轮机汽缸用铸钢材料韧脆转变温度的测定
着在汽缸毛坯上 ， 直至最终热处理完成。其化学成分 格软 件来 绘制 曲线 。 与力学 性 能见 表 １ 表 ２ 及
表 １ 化 学成 分表 （ ） ％
表 ２ 力学性能表
拉伸试验 硬度试 验 弯 曲试 验 冲击试验 ２ ℃ ５
ｌ５ １
凰 凰
合格
屈服强度 拉强度 抗 延伸率 收缩率 氏硬度 ｄ＝ ａ 布 ４ （Ｐ） （ ｅ） （ （ Ｍ ａ Ｍ ａ ％） ％） ９。 ０
表 ３ 不 同 试 验 温 度 的测 定 结 果
∞ 加 Ｏ ∞ ∞
以求得其有益 的近似值 ，来在理论上指导工艺 的制
定和实施。 按照冲击吸收功 的上下平 台区间 ５ ％ 所 ０ 对应 的温 度确定 Ｅ Ｔ０为 ３ ℃ ； Ｔ５ ７ 按照断 口脆性断面 率５ ０％所对应 的温度确定的 Ｆ Ｔ ５ 为 ４ ℃。 Ａ ｒ０ ０
１ 试 验 过 程
（） １ 材料 与 试样 。试 验用 材 料 ， 是从 附着在 汽缸 毛 坯 上 的试 料 中 ， 下 一块 作 为试 样 ， 取 且试 样 一 直 附
纤 维 断面 率 。
根据 Ｓ 一 ７ Ａ ３０的要求 ： 当材料标准需要确定转变 温度 时 ， 同时 需要 试验 ８到 １ ２个试 样 。 为使 绘 制 出的 曲线 更 加精 确 ，我们 使 用 电子 表
反 映 了温度 对 金 属 材 料 韧性 或 脆 性 的影 响 ，对 压 力
詈
、
ｉ
§
容器在工作中的安全非常重要。因此韧脆转变温度 ，
；
、
▲
●
彗 是 对 压 力 容 器 用 金 属 材Ｇ２的重８ ，以冲击吸收功测 此核 电汽轮机汽缸 的 Ｚ料４ — 要 的考 核 依 据 之一 。 ５４ ０
冲击韧性韧脆转变温度
• 钢铁材料规定次数为107，有色金属合金为108。
29
2. 疲劳断裂的特点
☺疲劳断裂是一种低应力脆断，断裂应力低于
材料的屈服强度，甚至低于材料的弹性极限 ☺断裂前没有明显的塑性变形，即使伸长率δ 和断面收缩率ψ很高的塑性材料也是如此 ☺疲劳断裂对材料的表面和内部缺陷非常敏感， 疲劳裂纹常在表面缺口（如螺纹、刀痕、油 孔等）、脱碳层、夹渣物、碳化物及孔洞等 处形成； ☺实验数据分散性较大
材料性能测试技术
Performance Testing of Materials
主讲教师： 李爱香
上次课的主要内容
第一章 材料的力学性能
1.4 材料弯曲的力学性能
1.5 材料扭转的力学性能 1.6 硬度
本次课的主要内容
第一章 材料的力学性能
1.7 材料的冲击韧性和低温脆性 1.8 材料的疲劳性能
16
原理：试样被冲断过 程中吸收的能量即冲 击吸收功（Ak ）等于 摆锤冲击试样前后的 势能差。
计算公式： Ak=Gh – G h1 =G（h – h1） = AK/Fk （KJ/m2） 式中：AK——冲击功，试样断裂前吸收的能量； Fk ——缺口处截面面积；G——摆锤重量； h－ h1——冲断试样前后摆锤的高度差
30
3.零件疲劳失效的过程
零件疲劳失效的过程可分为疲劳裂纹产生、 疲劳裂纹扩展和瞬时断裂三个阶段。 疲劳断口一般可明显地分成三个区域，即 疲劳源、疲劳裂纹扩展区和瞬时断裂区。
1-疲劳源 2-扩展区 3-瞬时断裂
31
4. 提高疲劳强度的途径
☺合理的选择材料。☺零件设计时形状、 Nhomakorabea寸合理。
实验二 低碳钢韧脆转化温度
温度的影响：一般情况下，降低温度会使材料脆性增加。本实验的纯铁在-20oC以下为脆性断裂，20oC以上为韧性断裂，之间的温度韧脆转变温度区间。
加载速率的影响:加载速度越大会使测得脆性增加，反之韧性增加，但是本次试验统一了加载速率，所以无太大影响。
2.热钢：钢铁基本为晶体结构。当温度上升至200~300℃时，由于内能增高，导致晶体键断裂。此时钢仍为较硬的固态，因此变脆易折。
金属材料在温度较高的情况下的冲击功较高，他们的端口形貌为塑性断裂，随着温度的降低，冲击功Ak值有明显的降低的同时，断口形貌变为极脆的平断口，这一温度成为该材料的韧脆转化温度。其表示的是Ak-T曲线上脆性区和塑性区各占50%时的温度，即韧脆转变温度（DBTT）。
53
20
20
7
-1
Ak/J
>208
70(T)
>244
>262
16(T)
8
134
断口脆性区面积%
0%
71%
0%
0%
99%
99%
25%
温度/oC
-12
-19
-19
-41
Ak/J
56
68
8(T)
9
断口脆性区面积%
91%
61%
99%
78%
本人测得数据：
温度/oC
-38
Ak/J
17
断口脆性区面积%
74%
断口形貌见右图手绘：
[参考文献]
1.材料力学行为，杨王玥，强文江等编，化学工业出版社。
2.中华人民共和国国家标准，关于金属力学性能测试方法的标准。
韧脆性转变温度的测定与材料性能关系分析
韧脆性转变温度的测定与材料性能关系分
析
简介
本文旨在探讨韧脆性转变温度与材料性能之间的关系。
韧脆性
转变温度是指材料在不同温度下从韧性向脆性转变的临界温度。
了
解该温度对于材料应用和工程设计具有重要意义。
温度测定方法
测定韧脆性转变温度可以采用不同的方法，常见的方法包括冲
击试验法、拉伸试验法和剪切试验法等。
每种方法都有其优缺点，
需要根据具体要求选择合适的方法。
材料性能影响因素
材料的韧脆性转变温度受多种因素影响，包括材料的化学成分、晶体结构、加工工艺等。
其中，材料的化学成分对韧脆性转变温度
影响最为明显。
不同的元素含量和相互作用方式会导致材料的韧脆
性转变温度产生变化。
材料应用与韧脆性转变温度的关系
了解材料的韧脆性转变温度有助于确定其适用性和应用范围。
对于需要在低温环境下使用的材料，具有较低的韧脆性转变温度是十分重要的，以确保材料在极端条件下的可靠性。
工程设计与韧脆性转变温度的考虑
在进行工程设计时，需要考虑材料的韧脆性转变温度对系统性能的影响。
如果系统运行温度低于材料的韧脆性转变温度，可能会导致材料的脆断失效，影响系统的可靠性和安全性。
因此，在工程设计中需合理选择材料，并对系统进行综合评估。
总结
韧脆性转变温度与材料性能密切相关，是评估材料性能和适用性的重要参数。
通过了解材料的韧脆性转变温度，可以更好地应用材料，并保证系统的可靠性和安全性。
系列冲击实验
一、实验数据及处理图1—1 冲击功Ak~温度曲线图1—2 冲击韧性aK~温度曲线图1—3 冲击功Ak~温度曲线求Tk图1—4 冲击韧性aK~温度曲线求Tk二、实验结果分析与讨论1、将每一种试验温度下所得到几个试样aK值，分别记录于附表中，不要取平均值。
将试验过程中所出现的异常现象如实准确记录下来。
答：请见附表数据2、根据试验数据用绘图软件绘制冲击韧性~温度曲线，每一温度下试验的几次aK值要在图上分别定点，然后根据这些试验点的变化趋势描绘出一条aK平均值~温度曲线，确定韧脆转变温度。
答：aK平均值~温度曲线如图1—2所示。
3、试验采用与0.4a Kmax相对应的温度作为T K（DBTT），a Kmax值以室温下全部为纤维状断口的aK值计算。
答：a Kmax=165.827J/cm2，所以0.4a Kmax=0.4×165.827=66.3308 J/cm2，画一条0.4a Kmax的水平线与aK~T曲线相交，用“屏幕上取点”方法得到交点的横坐标为T K=-28.358℃4、用测定脆性断面率（n）的方法确定韧脆转变温度。
脆性断面率~温度曲线中规定的脆性断面率（n）所对应的温度，用FATTn表示（例如脆性断面率为50%所对应的温度记为FATT50），并与用0.4a Kmax方法得到的Tk值相比较。
参考国家标准GB/T12778—1991《金属夏比冲击断口测定方法》。
答:由图可知当n=50%时，FATT50=-13.465℃，要高于DBTT的-28.358℃，5、根据试验数据整理报告，绘制各温度下宏观断口示意图。
答：请见原始数据记录。
三、思考题1、导致低温冲击值不稳定的影响因素有哪些？答：导致低温冲击值不稳定的影响因素有试样温度、加载速率、试样形状和尺寸、试样放置位置。
2、如何消除不稳定因素（并举例说明）。
答：（1）试样温度：在制备低温介质时，其温度要比规定试验温度低3~5℃，以补偿试样从取出到冲断时温度的回升；将低温试样放入冷却装置中冷却，保温时间不应少于15分钟，保证试样内部与表面接近一致；进行冲击试验，将低温冲击试样从冷却装置中取出后应迅速、稳健地放在试验机支座上进行冲击，防止试样温度回升。
最新6-1冲击弯曲试验与冲击韧性
建筑系
材料性能学
（3）材料强度等级不同， 塑性和冲击韧度对冲击疲 劳抗力的影响不同。高强 度钢和超高强度钢的塑性 和冲击韧性对提高冲击疲 劳抗力有较大作用；而中、 低强度钢的塑性和冲击韧 性对提高冲击疲劳抗力作 用不大。
建筑系
材料性能学
(2)一次冲击试验的工程意义: ①衡量材料韧脆多直接用冲击功AKU（AKV）。它能反
映出原始材料的冶金质量和热加工产品的质量。通过测 量AK值和对冲断试样的断口分析，可揭示原材料中的气 孔、夹杂、偏析、严重分层和夹杂物超标等冶金缺陷； 还可检查过热、过烧、回火脆性等锻造或热处理缺陷。
建筑系
材料性能学
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建筑系
建筑系
材料性能学
二、冲击韧性及其工程意义
1.一次冲击
(1)冲击韧度或冲击值aKU(aKV):
用冲击吸收功AKU(AKV)除以试样缺口处截面积FN(cm2)。
即：
aKV(aKU)
AKV(AKU) FN
冲击韧度表示单位面积的平均冲击功值。但实际当中， 试件承受冲击作用时，缺口界面上的应力分布不均匀，塑性 变形和试样所吸收的功主要集中在缺口附近，取平均值的意 义不大。所以这个指标应用不多。
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材料性能学
（2）标准试样：国家标准规定冲击弯曲试验用标准试样分 别为:夏比（Charpy）U型缺口试样和夏比V型缺口试样， 冲击吸收功分别记为AKU 和AKV。几何尺寸为：
陶瓷、铸铁或 工具钢等脆性材 料的冲击试验常 用无缺口试样
建筑系
材料性能学
韧脆性转变温度的实验测定与分析
韧脆性转变温度的实验测定与分析
引言
韧脆性转变温度是材料力学性能的重要参数之一，对于材料在低温环境下的应用具有重要意义。
本文旨在介绍韧脆性转变温度的实验测定方法及其分析。
实验方法
材料样本准备
首先，选择适合研究的材料，并制备相应的样本。
样本的形状和尺寸应符合实验要求，以确保测试结果的准确性和可靠性。
实验装置
使用专业的实验装置进行韧脆性转变温度的测试。
这些装置通常包括低温槽、加载装置、测温装置等，能够提供所需的温度和加载条件。
实验步骤
1. 将样本置于低温槽中，使其达到所需测试温度。
2. 在设定的温度下，加载样本，通过测量加载过程中的力和位移等参数，记录下实验数据。
3. 在不同温度下重复上述步骤，得到一系列实验数据。
数据分析
通过实验得到的数据，可以进行如下分析：
1. 绘制应力-应变曲线：根据加载过程中的力和位移数据，计算样本的应力和应变，并绘制出应力-应变曲线。
该曲线可以反映材料的弹性行为和塑性行为。
2. 确定韧脆性转变温度：通过观察应力-应变曲线在不同温度
下的变化趋势，确定韧脆性转变温度。
通常，韧性材料在转变温度
下会表现出明显的韧脆转变，即应力-应变曲线会出现陡峭的下降。
结论
通过实验测定和分析，我们可以得到材料的韧脆性转变温度。
这项研究对于了解材料在低温环境下的力学性能具有重要意义，为
相关工程和应用提供依据。
参考文献
[参考文献1]
[参考文献2]。
材料性能学(2)
5）特点
优点：压痕面积大，能反映较大区域内各组成相的平均性能；
数据稳定，重复性好。 缺点：压痕面积大，不宜在成品件上检验；
不同材料需更换D和F；
压痕直径测量麻烦。
2。洛氏硬度(Rockwell Hardness)
1）压头 圆锥角为120°的金刚石圆锥，淬火钢球。 2）试验方法 施加F1 施加F2 卸载F2
（kgf/mm2）
布氏硬度计
3）表示方法
数字＋硬度符号＋数字／数字／数字
硬度值 钢球直径 载荷大小 载荷保持时间
如：280HBS10/3000/30
4）F与D的选配
压痕几何相似原理
d Dsin( 2)
F 2 D 2 (1 1 sin 2 ( 2) )
HB
F/D2的比值：30，15，10，5，2.5，1.25，1
→
缺口效应的定义： 材料在弹性状态下，由于缺口的存在，导致受载后在缺口 处的应力集中，并且使得平板材料所受到的应力状态由单 向改为双向（平面应力时）或三向（平面应变时）应力状 态，增加了材料的脆化趋势；材料在塑性状态下，由于缺 口的存在，试样的屈服应力比单向拉伸时的要高，从而产 生“缺口强化”现象。我们把这种由于缺口的存在导致材 料应力应变状态及材料性能改变的现象称为~ 缺口效应的特点： 1、应力集中、应变集中 2、应力状态发生改变：单向→双向（平面应力时）或三向 （平面应变时） 3、 “缺口强化”现象纯粹是由于三向应力状态约束了材料 塑性变形所致，此时材料本身的屈服强度值并未发生变化。 4、
11、正断一定是脆性断裂（） 12、沿晶断裂可能是脆性断裂，也可能是韧性断 裂（） 13、试样应力状态决定于加载方式和零件形状（） 14、α＝ ηmax /ζmax ，则α↑，表示材料脆性断 裂的可能性↓，那么ηs /ζf ↑，表示材料脆性 断裂的可能性↓（） 15、变形过程中不发生塑性变形的材料，最终断 裂一定是正断（） 16、应力集中的产生是由于构件截面减少使应力 有所增大引起的（） 17、在外力作用下有塑性变形的材料必定是塑性 材料（）
工程材料实验报告,金属的冲击试验报告
工程材料实验报告,金属的冲击试验报告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。
材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-2低温脆性
一、系列冲击实验与低温脆性
系列冲击实验在材料研究与生产实际中应用较广， 因为它比其他实验方法更能灵敏地反映出材料力学性 能随内因和外因变化的差异。
对某些材料，当冲击实验分别在低温、室温和高 温下进行时可以得到一系列冲击值AK(或aK)，这种材料 冲击韧性与温度的关系曲线，即AK-t或aK-t。这种不同 温度下的冲击试验称为系列冲击试验。据此可以评定 材料的低温脆性、蓝脆和重结晶脆性等。而这些脆性 是材料使用中力图避免出现的，因此系列冲击试验有 一定的实用意义．
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
三、冲击脆化效应
尽管机件在冲击载荷作用下的失效类型和静载荷 一样，仍表现为过量弹性变形、过量塑性变形和断裂， 但在分析冲击载荷下机件的失效及材料的力学行 为时必须注意冲击载荷本身的特性。
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
三、冲击脆化效应
Ø 静载荷下机件所受的应力，主要与机件的形状及载荷 的类型和大小有关。
二、冲击韧性及其工程意义
Ø 不同的冲击能量要求不同的 强度与塑性配合。
图3-6为40钢强度、塑性、 冲击韧性及不同能量下的冲断 次数与回火温度的关系．由图 可见，40钢的冲击疲劳抗力随 回火温度的变化不是单调的变 化，而是在某一温度下有一个 峰值，且此峰值随冲击能量增 加向高温方向移动．
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
而在冲击负荷下，由于负荷的能量性质使整个承载 系统承受冲击能．因此，机件及与机件相连物体的刚度 都直接影响冲击过程的持续时间，从而影响加载速度和 惯性力的大小 由于冲击过程持续时间很短而测不准确， 就很难按惯性力计算机件内的应力．所以，冲击载荷下 的应力通常按能量守恒法计算，并假定冲击能全部转换 成机件内的弹性能．再计算应力和应变．
韧脆转变温度的测定
韧脆转变温度的测定金属韧脆转变温度tk是通过系列冲击试验测定的。
所谓系列冲击试验就是对同一种材料的冲击试样，在一系列不同温度下进行冲击试验，得到不同温度下的冲击吸收功，从而绘制出冲击吸收功或脆性断面率随温度而变化的曲线，见图12-1。
试验时，一般使用标准夏比V型缺口冲击试样。
图12-1 韧脆转变曲线示意图由图12-1可以确定出材料由韧性状态转变为脆性状态的韧脆转变温度。
常用的方法有：1. 断口形貌法由于温度下降时，试样断口上结晶区面积增大，纤维区面积减小，根据两者相对面积的变化，可确定韧脆转变温度。
通常在脆性断面率-温度曲线中规定脆性断面率(n)所对应的温度即为韧脆转变温度tk ，用FATTn表示。
例如脆性断面率为50%所对应的温度记为FATT50。
典型的冲击试样断口形貌包括纤维区、晶状区和剪切唇三部分，测量时剪切唇按纤维区处理。
冲击试样断口的晶状断面率或纤维断面率可采用如下方法测定：(1)对比法。
将冲击试样断口与冲击试样断口纤维断面率示意图比较，见图12-2，估计出纤维断面率，然后计算脆性断面率。
(2)游标卡尺测量法。
按断口上晶状区的形状若能分为矩形、梯形时，见图12-3。
用游标卡尺测量试样断口相应尺寸，由表3-4-2查得纤维断面率后计算脆性断面率。
(3)放大测量法。
把冲击试样断口拍成放大照片，用求积仪测量晶状区面积，也可用低倍显微镜等光学仪器测量晶状区面积。
图12-2 冲击试样断口纤维断面率示意图(4)卡片测量法。
用透明塑料薄膜制成方孔卡片或网格卡片，测量晶状区面积。
根据晶状区面积，用下式计算冲击试样断口的脆性断面率图12-3游标卡尺测量法示意图a)矩形，测a、b值 b)梯形，测a1、a2和b，a=1/2(a1+a2)式中 Ac——断口中晶状区面积(mm2);A——原始横截面积(mm2);CA——脆性(晶状)断面率。
2. 能量准则法能量准则法是以冲击吸收功降低到某一规定数值时所对应的温度作为韧脆转变温度。
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弯曲冲击实验及韧脆转变温度测定
一、实验目的
1. 掌握低温下金属冲击韧性测定的操作方法。
2. 了解温度对金属冲击韧性的影响及确定脆性转变温度T K的方法。
二、实验要求
1. 熟悉冲击试验机的操作规程，注意安全。
2. 不得用手指直接触摸断口，冷试样要用钳子夹。
3. 根据材料及组织状态来选规程的摆锤，及时记录数据。
4. 仔细观察断口形貌，粗略判断断裂性质，记录断口草图。
三、实验设备及试样
1. 设备、仪器
（1）摆锤式冲击试验机
（2）冷却装置（冷却介质为酒精加丙酮）
2. 试样
试样为GB/T229-1994 规定10×10 标准夏氏V 型缺口试样，如图3.1 所示。
材料为45号钢。
图3.1 10×10 标准夏氏V 型缺口试样
四、实验原理
将不同温度的试样水平放置在试验机支座上（缺口位于冲击相背方向），用有一定高度H1和一定质量m 的摆锤（即其具有一定位能mgH1）在相对零位能处冲断试样，摆锤剩余能量为mgH2,则测得摆锤冲断各不同温度试样失去的位能，即为试样变形和断裂所消耗的冲击吸收功A KV，从而反映温度对金属材料的冲击韧性的影响。
13
图3-2 冲击试验原理
1-摆锤 2-试样
五、实验步骤
1. 制备低温介质。
其温度应比实验温度低3℃，以补偿试样从取出到冲断时温度的回升。
实
验温度遵照GB2106-80 和GB4159-84 技术标准规定，为室温到-75℃范围内的六种温度。
2. 冷却试样。
试样放入低温介质后，保温时间不应少于15分钟。
3. 检查试验机，校正指针的零点位置。
4. 安装低温试样。
用特制夹子将试样自保温瓶取出放置到冲击试验机支座上，要求动作迅速
准确。
（事先可以多次练习以达到要求）
5. 进行冲击试验。
6. 冲完后立即读取，记录冲击功A KV值，将指针拨回零位。
7. 找回冲断试样，观察截面断口上各区，并估算各区的面积比。
六、实验注意事项
1. 谨防人身安全事故。
参加实验人员一定要集中注意力，保持良好秩序。
所有人员不得进入摆锤摆动平面内及规定的危险区域。
低温试样冲断后不要立即用手拿，以免冻伤。
2. 试样从取出到放置好的时间不得超过5s，若已超出，应放回保温重做。
3. 试样放置需紧贴支座，缺口位于支座中心。
七、实验报告
1. 简述实验原理及实验操作。
2. 记录实验数据，并填入如下实验数据记录表3-1。
3. 作出A KV-T 曲线。
（根据实验数据在坐标纸上绘制）
4. 由A KV-T 曲线确定脆性转变温度T K（℃）值。
（采用能量法准则，即求出A KV=20.3J 对应的温度V15TT）
八、分析思考
1. 温度对金属材料的冲击韧性的影响趋势。
2. 冲击韧性与断口形貌的关系。
参考文献
1. 工程材料力学性能，束德林主编，机械工业出版社
2. GB/T229-1994 《金属夏比（缺口）冲击试验方法》
3. GB/T12778-1991《金属夏比冲击断口测定方法》
4. GB4159-84 《金属低温夏比冲击试验方法》。