冲击韧性试验

冲击韧性测定试验

一、实验目的

1.掌握冲击试验机的结构及工作原理

2.掌握测定试样冲击性能的方法

3.了解脆性和韧性材料断口的形貌特征及断裂机理。

二﹑实验内容

测定低碳钢和铸铁两种材料的冲击韧度，观察破坏情况，在电镜下观察断口形貌，并进行比较。

三﹑实验设备

1.冲击试验机

2.游标卡尺

（a）（b）

图1-1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1-2。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1-2 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1－1（a）的支座处即图1-3的B处，将摆锤从B的位置（仰角为0）举至高度为H的A处（摆锤仰角150°），如图1-3示,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) (1-1)

冲断试样后，摆锤在C处所具有的势能为：

E1=Gh=GL(1-cosβ)。(1-2)

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) (1-3)

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1-3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，输入液晶控制器。

2.根据估计材料冲击韧性来选择试验机的摆锤型号。

3.安装试样。如图1－4所示。

图1-4冲击试验示意图

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。

5.记录显示屏上所示的冲击功A KU值及冲击韧性值，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) (1-4)

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。根据电镜观察的断口形貌特征，分析两种材料的断裂机制。

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？