实验十一 金属冲击韧性试验
3金属材料的冲击韧性实验
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H 0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Ak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中，Ak的绝大部分为缺口局部所吸收。
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。
金属材料摆锤式冲击试验
金属材料摆锤式冲击试验金属材料的重要的物理性能测试主要包括了：（1）拉伸试验（高温、室温、低温）。
拉伸试验是金属材料物理性能测试的非常重要的一个部分，它是通过变化金属材料所处位置的稳定条件进行的实验，可以测出金属材料的拉伸性质；（2）弯曲试验。
金属材料的疲劳性能可通过金属材料的应力测试；（3）冲击试验（高温、室温、低温）。
冲击试验的方法类似于拉伸试验的方法；（4）剪切试验；（5）硬度测试等。
摆锤式冲击试验1、基本原理冲击试验是用以测定金属材料抗缺口敏感性(韧性)的一种动态力学性能试验，用来测定冲断一定形状的试样所消耗的功，又叫冲击韧性试验。
材料变形速度不同，它所显示的机械性质会随之发生变化。
在工程上常采用“韧度”来表示材料抵抗冲击的能力。
将钢制摆锤悬挂在轴上，并使摆锤向上摆起在一定位置（如图所示的α角），于是摆锤便具有了一定的势能。
试验时，突然释放摆锤，摆锤将绕轴下摆，冲击安装在基座上的试件，将试件冲断，摆锤将扬起到另一个位置（如图所示β角），前后两个位置的势能差，即为将试件折断所消耗的能量或称为吸收功A。
将A用带缺口的截面面积F=8*10cm2除之，即得样品材料的冲击韧度αk。
αk对材料品质、内部缺陷、晶粒大小特别敏感，所以常用来检验和对比材料。
A或者αk吸收功越小，材料的韧性也就越低，反之则越大。
αk值没有明确物理意义，因为冲击功并非沿着缺口处截面积均匀地消耗。
因此αk值不能直接用于设计计算。
2、试件形状根据试样形状和破断方式冲击试验分为弯曲冲击试验、扭转冲击试验和拉伸冲击试验三种。
横梁式弯曲冲击试验法操作简单应用最广，其试验原理见原理图。
为了达到将试件折断，一般要求在试件上加工制作缺口，中国有关标准（GB229）规定采用横梁式试验法所用标准试样以U形缺口试样和V形缺口试样为主，如下图。
3、受力分析分析表明，折断时，在缺口根部将发生应力集中。
下图所示为弯曲冲击时缺口截面的应力分布图。
图中缺口根部的N点，拉应力很大。
3 金属材料的冲击韧性实验
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，Ak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。
金属材料夏比摆锤冲击试验方法
将摆锤释放：使其以设定的初速度撞击 试样
记录冲击过程中的能量损失率或吸收能 量
重复以上步骤：对多个试样进行冲击试 验，以获得更准确的结果
通过对试验结果进行分析，可以评估金属材料的冲击韧性。常用的评价指标包括
吸收能量：通过测量摆锤撞击试样前后 的能量损失来计算吸收能量。该值越大 ，材料的冲击韧性越好
尺寸：试样的尺寸应符合标准规定，通 常为标准尺寸或根据需要定制
形状：试样的形状应为简单的几何形状 ，如矩形、圆形等
表面质量：试样的表面应平整、光滑， 无划痕、裂纹等缺陷
热处理状态：试样应处于标准热处理状 态，以保证其力学性能稳定
在进行夏比摆锤冲击试验时，应按照以下步骤进行操作
将试样固定在支撑座上：确保试样稳定 不滑动
1 引言 3 试验设备 5 试验操作
2 试验原理 4 试样制备 6 结果分析
1
2
3
4
金属材料是现代工 业、交通、建筑和 国防等领域的重要
基础材料
在各种金属材料中， 冲击韧性是一个重 要的力学性能指标
夏比摆锤冲击试验 是测量金属材料冲 击韧性的常用方法
之一
该试验方法具有操 作简便、测量准确、 重复性好等优点， 广泛应用于金属材 料的性能检测和质
延伸率：通过测量试样在冲击过程中的 变形量来计算延伸率。该值越大，材料 的塑性变形能力越强
断口形貌：通过观察试样断口的形貌特 征来分析断裂机制。不同材料的断口形 貌可能具有不同的特征
01
通过对以上指标的 综合分析，可以对 金属材料的冲击韧
性进行全面评估
02
同时，还可以结合其他力学性 能指标(如抗拉强度、屈服强 度等)进行综合评价，为金属 材料的应用提供更全面的依据
金属冲击试验标准
金属冲击试验标准
金属冲击试验是指测试金属材料在冲击作用下耐受性能的一种试验方法。
它可以识别金属
材料许多优异的特性，包括冲击韧性、塑性及抗硬度等。
在航天航空、汽车制造中，金属
冲击试验是判断金属材料在冲击作用下是否安全可靠的关键测试项目之一。
金属冲击试验可以分为诸如冲击硬度测试、冲击断裂测试等多种。
硬度测试的主要任务是
确定某材料的耐冲击硬度，从而推断它的脆性程度；断裂测试在测试中使用火花加速器，
将金属从一定高度抛至另一金属靶上，用于检测材料的抗冲击断裂性能。
根据不同的应用，不同的金属冲击试验也有不同的标准要求。
例如，根据《航空航天产品
热处理要求》(ANSI/ASM E 78-1986)规定，材料能耐受撞击装置中一定分贝水平的冲击波，就可被认为是合格的。
此外，欧共体标准EN ISO 148-2：2001中规定，金属材料的硬度
以平均Tr(Charpy)值的多次测量结果为核心判断标准，以确定材料在冲击作用下的耐受性能。
在金属冲击试验中，有多种冲击测试仪器可供使用，具体要求已经受到国家标准规定，考
虑到其可靠性和准确性，法规协议也需要严格维护，以保证测试结果的可靠性。
总而言之，金属冲击试验是用于衡量金属材料耐冲击性能重要的试验方法。
正确的试验方
法和规范，可以帮助我们未雨绸缪，更好的应对今后的金属材料冲击测试工作。
冲击试验实验报告
冲击试验实验报告冲击试验实验报告引言冲击试验是一种常用的实验方法，用于评估物体在受到外部冲击时的抗冲击性能。
本实验旨在通过对不同材料的冲击试验，探索不同材料的抗冲击性能，并对实验结果进行分析和总结。
实验方法1. 实验材料准备我们选择了三种不同材料进行冲击试验：金属、塑料和木材。
分别选取了相同尺寸和质量的样本，确保实验的公平性。
2. 实验装置搭建搭建了一个坚固的实验装置，用于模拟冲击过程。
装置包括一个冲击台和一个冲击器。
冲击台上固定了待测试的材料样本，冲击器则用于给样本施加冲击力。
3. 实验过程依次将不同材料的样本放置在冲击台上，调整冲击器的位置和冲击力大小。
然后，通过控制冲击器的运动，使其以一定速度和角度撞击样本。
记录冲击过程中的数据，包括冲击力、冲击时间等。
实验结果1. 金属样本金属样本在冲击试验中表现出色。
由于金属的高强度和韧性，它能够有效地吸收和分散冲击力。
在实验中，金属样本只出现了一些表面划痕，没有发生明显的形变或破裂。
2. 塑料样本塑料样本的抗冲击性能较差。
塑料的韧性较低，容易发生断裂。
在实验中，塑料样本经历了明显的形变和破裂，甚至出现了碎裂的情况。
这表明塑料在受到冲击时容易发生失效。
3. 木材样本木材样本的抗冲击性能与金属相当。
木材具有一定的韧性和强度，能够有效地吸收和分散冲击力。
在实验中，木材样本表现出较好的抗冲击性能，仅出现一些细微的裂纹，没有发生明显的断裂。
实验分析通过对实验结果的分析，我们可以得出以下结论：1. 材料的物理性质对抗冲击性能有重要影响。
金属具有较高的强度和韧性，能够有效地吸收和分散冲击力，因此具有良好的抗冲击性能。
而塑料的韧性较低，容易发生断裂，抗冲击性能较差。
2. 材料的结构和形状也会影响其抗冲击性能。
例如，木材由于其纤维状结构，能够有效地吸收和分散冲击力，具有较好的抗冲击性能。
3. 不同材料的抗冲击性能可用于不同领域。
金属适用于需要高强度和韧性的场合，而塑料适用于低强度要求的场合。
钢冲击实验报告
一、实验目的1. 了解冲击试验的基本原理和方法。
2. 掌握冲击试验机的操作方法和注意事项。
3. 通过冲击试验，测定材料的冲击韧性，分析材料的脆性转变温度。
4. 比较不同材料的冲击性能，为材料选择提供依据。
二、实验原理冲击试验是评估材料在受到冲击载荷作用时抵抗断裂的能力。
冲击试验的基本原理是利用冲击试验机对试样进行冲击，测定试样在冲击过程中吸收的能量，即冲击吸收功。
冲击吸收功越大，材料的冲击韧性越好。
冲击韧性是指材料在受到冲击载荷作用时，抵抗断裂的能力。
冲击韧性可以通过冲击试验机测定，常用的冲击试验机有摆锤冲击试验机和落锤冲击试验机。
本实验采用摆锤冲击试验机进行冲击试验。
冲击韧性试验中，试样受到冲击后，断口形貌分为三个区域：韧性区、脆性区和过渡区。
韧性区是指试样断裂前发生较大塑性变形的区域，脆性区是指试样断裂前几乎没有塑性变形的区域，过渡区是指韧性区和脆性区之间的区域。
冲击韧性的表示方法有：冲击吸收功（Ak）、冲击韧度（KIC）和冲击韧性（JIC）等。
本实验采用冲击吸收功（Ak）来表示材料的冲击韧性。
三、实验设备1. 冲击试验机：JB-300型摆锤冲击试验机2. 试样：低碳钢、中碳钢、高碳钢等3. 游标卡尺4. 温度计5. 计算器四、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，缺口为U形或V形。
2. 试样测量：使用游标卡尺测量试样尺寸，精确到0.01mm。
3. 冲击试验：将试样放入冲击试验机的试样夹具中，调整试样位置，使缺口位于冲击方向。
4. 冲击试验机操作：打开冲击试验机电源，调整摆锤高度，使摆锤与试样距离为一定的距离。
按动冲击试验机按钮，使摆锤自由落下冲击试样。
5. 数据记录：记录冲击试验过程中冲击吸收功（Ak）、冲击韧度（KIC）等数据。
6. 冲击试验重复：对同一试样进行多次冲击试验，取平均值作为最终结果。
冲击韧性
冲击韧度指标的实际意义在于揭示材料的变脆倾向。
是反映金属材料对外来冲击负荷的抵抗能力，一般由冲击韧性值（ak）和冲击功（Ak）表示，其单位分别为J/cm2和J（焦耳）冲击韧性或冲击功试验（简称"冲击试验"），因试验温度不同而分为常温、低温和高温冲击试验三种；若按试样缺口形状又可分为"V"形缺口和"U"形缺口冲击试验两种。
冲击韧性（冲击值）ak工程上常用一次摆锤冲击弯曲试验来测定材料抵抗冲击载荷的能力，即测定冲击载荷试样被折断而消耗的冲击功Ak，单位为焦耳（J）。
而用试样缺口处的截面积F去除Ak，可得到材料的冲击韧度（冲击值）指标，即ak=Ak/F，其单位为kJ/m2或J/cm2。
因此，冲击韧度ak表示材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。
ak值的大小表示材料的韧性好坏。
一般把ak值低的材料称为脆性材料，ak值高的材料称为韧性材料。
ak值取决于材料及其状态，同时与试样的形状、尺寸有很大关系。
ak值对材料的内部结构缺陷、显微组织的变化很敏感，如夹杂物、偏析、气泡、内部裂纹、钢的回火脆性、晶粒粗化等都会使ak值明显降低；同种材料的试样，缺口越深、越尖锐，缺口处应力集中程度越大，越容易变形和断裂，冲击功越小，材料表现出来的脆性越高。
因此不同类型和尺寸的试样，其ak或Ak值不能直接比较。
材料的ak值随温度的降低而减小，且在某一温度范围内，ak值发生急剧降低，这种现象称为冷脆，此温度范围称为“韧脆转变温度（Tk）”。
[1]冲击韧性（ ak ）：材料抵抗冲击载荷的能力，单位为焦耳/ 厘米 2 （ J/cm2 ） . 代号：аk单位：J/cm2简介：将冲击吸收功除以试样缺口底部处横截面积所得的商。
注：用夏氏U形缺口试样求得的冲击功和冲击值，代号分别为AkU和akU；用夏氏V形缺口试样求得的冲击功和冲击值，代号分别为AKV和аkV。
用一定尺寸和形状的金属试样，在规定类型的冲击试验上受冲击负荷折断时，试样刻槽处单位横截面上所消耗的冲击功，称为冲击韧性以αk表示。