标准试件的冲击韧性测试方法

冲击强度impact strength

（1）冲击强度用于评价材料的抗冲击能力或判断材料的脆性和韧性程度，因此冲击强度也称冲击韧性。

（2）冲击强度是试样在冲击破坏过程中所吸收的能量与原始横截面积之比。

（3）冲击强度根据试验设备不同可分为简支梁冲击强度、悬臂梁冲击强度.

(4) 冲击强度的测量标准主要有ISO国际标准（GB参照ISO）及美国材料ATSM 标准，GB为1943-2007为最新标准，ATSM 标准为D-256标准，具体区分如下：GB: 是试件在一次冲击实验时，单位横截面积（m2）上所消耗的冲击功（J），其单位为MJ/m2。

ATSM:它反映了材料抵抗裂纹扩展和抗脆断的能力,单位宽度所消耗的功，单位为J/m。

(5)设备区分：

悬臂梁冲击方向中间有撞针，简支梁冲击方向垂直面有凹块，正面形状为一凹形摆锤。

(6)缺口区分：

缺口一般分为四种，有V型口和U型口两种，每种根据简短圆弧半径又分为两种。

(7)样条区分：

GB：一般为80*10mm 样条以及63.5*10mm 样条缺口为2mm，也有

63.8*12.7mm样条

ATSM:一般为63.5*12.7mm 缺口剩余宽度为10.16mm （国内有用80*10样条）

(8)测试公式：

GB: a=W / (h*d) 单位KJ/m ATSM: a= W /d 单位：J/m

a:冲击强度

W :冲击损失能量

h：缺口剩余宽度

d：样条厚度

因此，GB与ATSM之间不可以等同测量，但从测量公式可总结经验公式：GB 数值*10.16或8（错误样条）=ATSM数值，也可以由实际测量来总结比值。

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。