3 金属材料的冲击韧性实验
金属材料冲击实验报告
金属材料冲击实验报告1. 引言金属材料的冲击实验是评估其抗冲击性能的重要方法之一。
本实验旨在通过对金属材料进行冲击试验，分析材料的抗冲击性能和断裂行为，为材料的设计和应用提供参考。
本文将详细介绍实验的步骤、实验装置以及实验结果的分析。
2. 实验材料和装置2.1 实验材料本实验采用了常见的金属材料之一——钢材作为实验样本。
钢材具有良好的强度和韧性，在工业应用中被广泛使用。
2.2 实验装置本次实验所需的主要装置有：•冲击试验机：用于施加冲击力并记录冲击力的大小；•冲击试样：采用钢材制成的标准试样，具有一定的尺寸和形状。
3. 实验步骤3.1 准备工作首先，准备好所需的实验装置和试样。
确保冲击试验机正常工作，并根据试样的要求调整试验机的参数。
3.2 安装试样将试样放置在冲击试验机的夹持装置中，确保试样的位置正确并紧固夹持装置。
3.3 施加冲击力根据实验要求，设置合适的冲击力大小。
通过冲击试验机的控制面板或软件，选择合适的参数并启动试验。
3.4 记录实验数据在冲击试验机施加冲击力的过程中，记录冲击力的大小和持续时间等相关数据。
可以通过冲击试验机的显示屏或连接的计算机软件进行实时监测和记录。
3.5 统计破裂情况观察试样在冲击过程中的破裂情况，记录破裂面的形态和位置。
可以使用显微镜等工具对破裂面进行进一步的观察和分析。
3.6 数据处理和分析根据实验所得的数据，对冲击试验的结果进行处理和分析。
计算试样的抗冲击能力、破裂韧性等参数，并与其他材料进行对比分析。
4. 实验结果和讨论根据本次实验的数据和分析结果，我们得到了钢材的抗冲击性能和破裂行为。
通过分析试样的破裂面形态和位置，我们可以判断材料的断裂方式和破坏机理。
此外，通过与其他材料的对比分析，可以评估钢材在冲击载荷下的性能。
实验结果表明，钢材表现出较高的抗冲击能力和韧性。
其破裂面呈现出韧窝状形态，表明材料在冲击载荷下发生了塑性变形。
与其他材料相比，钢材具有更好的抗冲击性能，适用于承受冲击载荷的工程和结构应用。
金属材料冲击实验
冲击试件：
R1 10
55
2 8
10
A Type V型
10 10 55 2 45 0.25
试样尺寸
型片型式 開槽形狀 尺寸(mm) 高度(mm) 寬度(mm) 長度(mm)
凹槽深度(mm) 凹槽夾角(°)
曲率半徑(mm)
B&C Type U型
10 10 55 5 N/A 1mm
5
典型脆性断口和韧性断口
脆性
韌性
6
四．实验步骤
1．测量试件尺寸。 2．检查机器，校正零点。校零点用空摆实验进行。 3．试件放入钳口座，并用样板校正位置以对准刀刃。 4．按下“冲击”按钮进行冲击实验。 5．记下E值，观察样品破坏断面。整理机器，结束实验。
冲击实验机
三、实验原理概述
● 材料在冲击载荷作用下,产生塑性变形和 断裂过程中吸收能量的能力,称为材料的 冲击韧性。
● 将规定几何形状的缺口试样置于试验机两 支座之间，缺口背向打击面放置，用摆锤 一次打击试样，测定试样的吸收能量
G（h-h′) = GL(COSβ–COSα)
材料冲击实验报告
材料冲击实验报告1. 引言材料的抗冲击性能是评估其在受到外界冲击载荷时能否保持完整性和功能性的重要指标。
为了研究材料的冲击性能，本实验通过对不同材料的冲击实验，评估材料的抗冲击能力，并分析材料的破坏机制。
本实验选取了三种常见的材料进行了冲击测试，包括金属材料 (铝合金)，塑料材料 (聚丙烯)和弹性材料 (聚氨酯)。
2. 实验目的•评估不同材料的抗冲击性能；•分析不同材料的破坏机制；•探讨材料冲击性能与材料特性的关系。
3. 实验装置和材料3.1 实验装置本实验使用的实验装置包括：•冲击试验机：用于提供冲击载荷；•冲击台：固定试样并接受冲击载荷；•冲击传感器：用于测量冲击过程中的载荷；•计算机数据采集系统：用于记录和分析实验数据。
3.2 实验材料本实验选取的材料包括：1.铝合金：作为典型的金属材料，具有很高的强度和硬度。
2.聚丙烯：作为典型的塑料材料，具有良好的韧性和耐冲击性。
3.聚氨酯：作为典型的弹性材料，具有很高的延展性和回弹性。
4. 实验方法4.1 样品制备首先，将铝合金、聚丙烯和聚氨酯分别加工为具有一定尺寸的试样，保证每个试样的尺寸和几何形状一致。
4.2 实验步骤1.将制备好的铝合金试样固定在冲击台上，调整冲击试验机的参数 (如冲击速度、冲击角度等)。
2.使用计算机数据采集系统连接冲击传感器，并调试传感器使其正常工作。
3.进行铝合金试样的冲击实验。
记录冲击过程中的载荷变化，并实时通过计算机数据采集系统保存数据。
4.重复上述步骤，分别对聚丙烯和聚氨酯试样进行冲击实验。
5.对实验得到的数据进行处理和分析，评估不同材料的抗冲击性能。
5. 实验结果和讨论经过冲击实验，得到了铝合金、聚丙烯和聚氨酯试样在不同冲击载荷下的载荷变化曲线。
根据实验数据，可以得到以下结论：1.铝合金在冲击载荷下承受能力较高，其载荷变化曲线较为平缓，说明其具有较好的抗冲击性能。
2.聚丙烯在冲击载荷下表现出较好的韧性，载荷变化曲线相对平缓，但其承受能力相对铝合金较低。
金属的冲击实验报告
金属的冲击实验报告引言金属具有许多优秀的性能，如良好的导电性、导热性、强度等，因此被广泛应用于工业生产和科学研究中。
然而，当金属受到外力冲击时，其性能可能发生改变，甚至导致破损和失效。
为了更好地了解金属的冲击性能，我们进行了一项金属的冲击实验。
实验目的1. 掌握金属冲击测试的基本原理和方法；2. 研究金属在不同冲击条件下的性能变化；3. 分析和评价金属的冲击性能。
实验装置与材料1. 冲击试验机：用于模拟金属受到外力冲击的条件；2. 金属样品：选取常见的铁、铝和铜作为实验材料；3. 试样制备工具：包括锉刀、打磨机等。
实验步骤1. 制备金属样品：根据实验需要，将金属材料制成具有一定尺寸的试样；2. 调整冲击试验机的参数：根据金属样品的特性和实验要求，设置冲击试验机的力度和速度等参数；3. 进行冲击试验：将金属样品放置在冲击试验机上，启动试验机进行冲击测试；4. 记录实验数据：记录金属样品在冲击过程中的行为和变化情况，如变形、裂纹等；5. 进行定量分析：根据实验数据，进行定量分析，比较不同金属样品的冲击性能。
实验结果与分析经过一系列冲击试验，我们得到了以下实验结果：1. 铁在冲击试验中表现出较高的抗冲击性能，能够承受较大的冲击力而不破裂或严重变形；2. 铝在冲击试验中表现出较弱的抗冲击性能，容易发生断裂和变形；3. 铜在冲击试验中表现出较好的韧性，能够吸收冲击能量并延缓断裂的发生。
根据以上结果，我们可以得出如下结论：1. 不同金属的抗冲击性能存在差异，选择合适的金属材料可以提高产品的耐用性和安全性；2. 铁可以作为一种较好的结构材料，在需要承受大冲击力的场合具有一定的优势；3. 铜可以作为一种较好的冲击吸收材料，可用于制造护具和防护装备等。
实验结论通过本次实验，我们对金属的冲击性能进行了研究和分析。
不同金属在冲击试验中表现出不同的性能，可供我们根据实际需求进行选择和应用。
了解金属的冲击性能对于工程设计和产品制造具有重要意义，可为我们提供参考和指导。
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。
金属低温冲击实验报告
一、实验目的1. 了解金属在低温条件下冲击性能的变化规律。
2. 测定不同金属在低温下的冲击吸收功，分析其冲击韧性的变化。
3. 掌握金属低温冲击试验方法及试验设备的操作。
二、实验原理冲击试验是一种测定材料在冲击载荷作用下抗断裂能力的试验方法。
在低温条件下，金属的冲击性能会发生变化，表现为冲击韧性的降低。
本实验通过测定不同金属在低温下的冲击吸收功，分析其冲击韧性的变化，从而了解金属在低温条件下的抗冲击性能。
三、实验材料及设备1. 实验材料：低碳钢、铸铁、铝合金等。
2. 实验设备：低温冲击试验机、低温箱、游标卡尺、试样加工设备等。
四、实验步骤1. 试样制备：按照国家标准GB/T 229—1994《金属夏比缺口冲击试验方法》制备试样，试样尺寸为10mm×10mm×55mm，缺口形式为U型或V型。
2. 低温冲击试验：将试样置于低温箱中，设定不同的低温，将试样放入低温箱内，待试样温度稳定后，进行冲击试验。
3. 数据记录：记录每个试样的冲击吸收功和断口形貌。
4. 结果分析：分析不同金属在不同低温下的冲击吸收功和断口形貌，比较其冲击韧性的变化。
五、实验结果与分析1. 低碳钢在低温下的冲击性能：随着温度的降低，低碳钢的冲击吸收功逐渐降低，冲击韧性降低。
在-50℃时，低碳钢的冲击吸收功降低至原来的50%，表明其冲击韧性显著降低。
2. 铸铁在低温下的冲击性能：铸铁的冲击吸收功在低温下也呈现下降趋势，冲击韧性降低。
在-50℃时，铸铁的冲击吸收功降低至原来的30%，表明其冲击韧性明显降低。
3. 铝合金在低温下的冲击性能：铝合金的冲击吸收功在低温下同样降低，冲击韧性降低。
在-50℃时，铝合金的冲击吸收功降低至原来的60%，表明其冲击韧性降低。
六、结论1. 金属在低温条件下的冲击性能显著降低，冲击韧度降低。
2. 低碳钢、铸铁、铝合金等金属在低温下的冲击性能变化规律基本一致，冲击吸收功随温度降低而降低。
3. 本实验为金属材料在低温条件下的抗冲击性能提供了实验依据，对工程设计和材料选择具有一定的指导意义。
金属冲击试验实验报告
一、实验目的1. 了解金属冲击试验的基本原理和方法。
2. 通过冲击试验，测定金属在不同温度下的冲击吸收功，分析其冲击韧性和韧脆转变温度。
3. 比较不同金属的冲击性能，为金属材料的应用提供参考。
二、实验原理金属冲击试验是一种常用的力学性能试验方法，用于测定金属在冲击载荷作用下的力学性能。
冲击试验原理如下：1. 冲击试验采用摆锤冲击试验机进行，摆锤的势能转化为试样的冲击能，使试样在冲击过程中产生断裂。
2. 试样在冲击过程中吸收的能量称为冲击吸收功（Ak），其计算公式为：Ak = 1/2 mgh，其中m为摆锤质量，g为重力加速度，h为摆锤高度。
3. 通过测定冲击吸收功，可以分析金属的冲击韧性和韧脆转变温度。
三、实验材料与设备1. 实验材料：低碳钢、T8钢、工业纯铁。
2. 实验设备：金属摆锤冲击试验机、游标卡尺、温度计、冲击试样。
四、实验步骤1. 准备试样：将实验材料加工成标准冲击试样，试样尺寸符合GB/T 229-1994《金属夏比缺口冲击试验方法》的要求。
2. 设置试验参数：根据实验要求，调整冲击试验机的摆锤能量和冲击速度。
3. 进行冲击试验：将试样放置在冲击试验机的支座上，缺口位于冲击相背方向，并使缺口位于支座中间。
调整摆锤高度，使摆锤获得一定的势能，然后释放摆锤进行冲击试验。
4. 测量冲击吸收功：记录摆锤冲击试样后剩余的高度，计算冲击吸收功。
5. 测量试样温度：在冲击试验过程中，实时测量试样温度，分析金属的韧脆转变温度。
五、实验结果与分析1. 冲击吸收功：根据实验数据，绘制不同金属在不同温度下的冲击吸收功曲线，分析其冲击韧性和韧脆转变温度。
2. 冲击韧度：根据冲击吸收功，计算不同金属的冲击韧度，比较其冲击性能。
3. 韧脆转变温度：根据冲击吸收功曲线，确定不同金属的韧脆转变温度。
六、实验结论1. 低碳钢、T8钢和工业纯铁在不同温度下的冲击吸收功存在明显差异，说明不同金属的冲击性能存在差异。
2. 低碳钢的冲击韧度最高，T8钢次之，工业纯铁最低。
材料性能与测试-第3章材料的冲击韧性和低温脆性
低温脆性的危害
❖ 发生脆变时，裂纹的扩展速度可高达1000~3000m/s，无法加以 阻止，无任何征兆。
❖ 1938 年和1940 年, 在比利时的哈塞尔特城和海伦赛贝斯城先后 发生了两次钢桥坍塌事故。经研究，这些事故正是材料的冷脆 造成的。
§3.2 低温脆性
❖ 定义：体心立方或某些密排六方晶体金属及其合金，特别是工程上常用的 中、低强度结构钢，在试验温度低于某一温度tk时，会由韧性状态变为脆 性状态，冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型变为穿晶解理，断
§3.1 冲击载荷下金属变形和断裂特点 §3.2 冲击弯曲和冲击韧性 §3.3 低温脆性 §3.4 影响韧脆转变温度的因素
§3.1 冲击载荷下金属变形和断裂特点
冲击载荷和静载荷的区别
加载速率的不同
加载速率：载荷施加于试样或机件时的速率，用单位时间内应力增加
的数值表示。
形变速率可间接反应加载速率的变化。
口特征由纤维状变为结晶状，这就是低温脆性。
屈服强度/MPa
840
700 W
560 Mo
420 Байду номын сангаасe
280
140 Ni
几类不同冷脆倾向的材料
0 200 400 600 800 1000
温度/℃
❖ 测量不同温度下冲击韧性aK(AK)与温度t的关系曲线(AK～t)。tk称为韧脆转
变温度或冷脆转变温度，是安全性指标之一。
(3) FTE(fracture transition elastic)：低阶能和高阶能平均值对应的温度。
➢ 冲击弯曲试验，冲击吸收功-温度曲线 Ak急剧减小；
(4) 以Akv为 20.3 N·m对应的温度作为韧脆转变温度，记为 V15TT。
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实验3 金属材料的冲击韧性实验
一、实验目的
1、了解冲击韧性的含义。
2、测定低碳钢和铸铁的冲击韧性，比较两种材料的冲击性能和破坏断口的形貌。
二、实验概述
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。
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。
1．实验原理
冲击实验机由摆锤、机身、支座、度盘、指针等几部分组成（图3-1）。
实验时，将带有缺口的受弯试样安放于试验机的支座上，举起摆锤使它自由下落将试样冲断。
若摆锤的重量为G ，冲击中摆锤的质心高度由H0变为H1,势能的变化为G(H0-H1),它等于冲断试样所消耗的功W ，亦即冲击中试样所吸收的功为
)(10H H G W A k -==
图1 冲击实验机及原理图
A
值可由指针指示的位置从度盘上读出。
因为试样缺口处的高度应力集k
的绝大部分为缺口局部所吸收。
中，A
k
依据GB/T229-1994《金属夏比缺口冲击试验方法》，夏比缺口冲击试验
的原理是：用扬起一定高度的摆锤一次性打击处于简支梁状态的缺口试样，
测定试样折断时所吸收的功。
冲击过程中所消耗的能量，除大部分为试样断裂所吸收外，还有一小
部分消耗于机座振动等方面，只因这部分能量相对较小，一般可以省略。
2．实验设备
冲击试验机，如上图所示。
游标卡尺
3．冲击试样
冲击韧性的数值与试样的尺寸、缺口形状和支撑方式有关。
国家标准规定两
种形式的试样：(1)U型缺口试样（梅氏试样），尺寸形状如图3-2所示；（2）V
型缺口试样，尺寸形状如下图所示。
两者皆为简支梁形式。
式样上开有缺口是为
了使缺口区形成高度应力集中，吸收较多的能量。
本次试验采用冲击试样，尺寸
及偏差应根据GB/T229-1994规定。
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。
(a) V型缺口试样
(b) U型缺口试样
图2 冲击试样要求
三﹑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3所示。
图2－29 冲击实验示意图
图3 试样安放位置示意图
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。
四﹑实验结果处理
1.计算冲击韧性值αK .
S A K K =α ((J/cm 2)) 式中：A K 为缺口试样的冲击吸收功(J)；S 0为试样缺口处断面面积(cm2)。
冲击韧性值αK 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。
五﹑思考题
1．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？。