金属材料的冲击韧性分析的简单认识
金属系列冲击试验_
金属系列冲击试验一、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，测定低碳钢韧脆转化温度，观察比较金属韧脆转变特性。
二、实验原理韧性是材料在弹性变形、塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。
韧性好的材料在服役条件下不至于突然发生脆性断裂，从而使安全得到保证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）。
用规定高度的摆锤对一系列处于不同温度的简支梁状态的缺口试样进行一次性打击，测量各试样折断时的冲击吸收功。
改变试验温度，进行一系列冲击试验以确定材料从人性过渡到脆性的温度范围，称为“系列冲击试验”。
韧脆转变温度就是Ak-T曲线上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，脆性断裂是一种快速的断裂，断裂过程吸收能量很低，断裂前及伴随着断裂过程都缺乏明显的塑性变形。
韧脆转变：材料在一个有限的温度范围内，受到冲击载荷作用发生断裂时吸收的能量会发生很大的变化。
这种现象称为材料的韧脆转变。
解理断裂：当外加正应力达到一定数值后，快速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、蛇状花样等。
全韧性断口：断口晶状区面积百分比定为0%；全脆性断口：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，在显微镜下观察断裂试样的断裂面，脆性断裂部分一般呈明暗斑点无归分布，通过测量计算可得出脆性断裂梯形的面积。
三、试验材料、试样试验材料：低碳钢、工业纯铁和T8钢试样：本次试验采用的国家标准为GB/T229-1994金属夏比缺口冲击试验方法，试样为U型试样，试样的长度为55mm,横截面为10mm*10mm的方形截面。
金属材料冲击实验报告
金属材料冲击实验报告金属材料冲击实验报告引言：金属材料的冲击性能是评估其在受到外力冲击时的抗击破能力的重要指标。
本实验旨在通过冲击实验，研究不同金属材料的冲击性能，并对实验结果进行分析和讨论。
实验方法：1. 实验材料选择本次实验选取了常见的三种金属材料：铝、铜和钢。
它们分别代表了轻质、中质和重质金属材料。
2. 实验装置使用冲击试验机，该机器能够提供一定速度和力度的冲击。
同时，为了保证实验的安全性，我们在实验装置上安装了安全防护措施。
3. 实验步骤首先，我们将待测金属材料切割成相同大小的样品。
然后，将样品固定在实验装置上，并设置冲击试验机的冲击速度和力度。
接下来，启动实验装置，观察并记录每个金属材料在冲击下的变形情况。
实验结果：1. 铝材料在冲击试验中，铝材料表现出较好的韧性和延展性。
当受到冲击时，铝材料会发生一定的塑性变形，但不会立即破裂。
这是因为铝材料具有较高的塑性和延展性，能够吸收冲击能量，并将其分散到材料的其他部分。
因此，铝材料在一定程度上能够抵抗冲击破坏。
2. 铜材料与铝材料相比，铜材料在冲击试验中表现出更高的硬度和强度。
当受到冲击时，铜材料会发生一定的塑性变形，但也不会立即破裂。
然而，与铝材料不同的是，铜材料的塑性变形程度较小，更多的能量会转化为热能。
因此，铜材料在冲击试验中能够更好地抵抗冲击破坏。
3. 钢材料钢材料是一种具有高强度和高硬度的金属材料。
在冲击试验中，钢材料表现出较低的塑性变形和较高的抗冲击能力。
当受到冲击时，钢材料几乎不会发生塑性变形，而是会立即破裂。
这是因为钢材料的高硬度和高强度使其无法吸收和分散冲击能量，从而导致材料的破坏。
实验讨论：通过本次实验，我们可以得出以下结论：1. 不同金属材料具有不同的冲击性能，这与其材料的硬度、强度、塑性和延展性等性质有关。
2. 在冲击试验中，铝材料表现出较好的韧性和延展性，能够一定程度上抵抗冲击破坏。
3. 铜材料具有较高的硬度和强度，能够更好地抵抗冲击破坏。
金属在冲击载荷下的力学性能资料
金属材料强度与韧性研究
金属材料强度与韧性研究金属材料是工业领域中应用广泛的材料之一，其机械性能的好坏直接影响着产品的质量和使用寿命。
而金属材料的强度和韧性是其机械性能的重要指标之一，对于金属材料的研究和应用具有重要意义。
一、金属材料的强度金属材料的强度是其承受外部力量的能力，通常用抗拉、抗压、抗弯等强度指标来描述。
金属材料的强度受其原子排列、冶炼工艺、加工方法等多种因素的影响。
首先，金属材料的原子排列对其强度有着重要影响。
金属材料由原子组成，其强度与原子排列方式有关。
晶格单纯、密度大、晶粒细小的金属材料其强度相对较高。
同时，金属中的空位、夹杂物等缺陷也会影响其强度，例如，空位和夹杂物会导致较大的内应力，从而影响材料的强度。
其次，冶炼工艺是影响金属材料强度的重要因素之一。
例如，在锻造过程中，金属材料会受到高温高压的作用，原子会重新排列以获得更高的强度和密度。
相比之下，铸造、热处理等工艺会使金属晶粒变大，缺陷增多，从而影响其强度。
最后，加工方式也会影响金属材料的强度。
在冷加工过程中，金属材料会受到较大的应变，从而导致晶体变形，增加其强度。
而热加工时，材料内部会产生大量的位错和缺陷，从而降低金属材料的强度。
二、金属材料的韧性金属材料的韧性是其抵抗断裂破坏的能力，常用断裂韧性指标来描述。
金属材料的韧性与其硬度、强度有一定关系，但是两者并不是等价的，强度高的金属材料并不一定韧性好。
金属材料的韧性通常受其微观结构和外部因素的影响。
对于微观结构而言，不同的晶体学结构和晶粒尺寸会对材料的断裂韧性产生重要的影响。
在外部因素方面，材料的温度、应力率和试件几何形状等也会影响其韧性。
例如在条件相同的情况下，金属材料在低温环境下的韧性会大大降低，而在高温环境下的韧性会提高。
除此之外，金属材料的韧性还与材料的成分、处理过程等因素有关。
相比较少比例的其他元素，添加适当量的合金元素可以显著提高金属材料的韧性。
另外，合适的热处理和加工工艺也可以提高金属材料的韧性。
金属材料的韧性及其测定
五.布置作业，巩固提高
• 练习1.( ) 是指金属在断裂前吸收变形能量的能力。 • 练习2.材料的冲击吸收能量K越大，其韧性就（ ）。
六.情感升华
• 我们在初中物理上学习了能量转换，动量守恒等概 念，今天呢，我们利用这些知识设计了夏比摆锤实 验，通过这次实验，我们完成了对韧性的理解，这 就提醒我们要善于将所学知识综合利用起来，由简 单的单线思维向多线的综合的思维转换。
1.3 金属材料的韧性及其测定
一.导入新课，展示目标
• 前面几节我们学习了强度，硬度等力学性能，本节 课我们一起了解一下韧性的概念。
• 知识与技能 • 掌握金属材料力学性能指标韧性的含义 • 了解金属材料力学性能指标韧性的测定方法。 • 过程与方法 • 通过与学生探讨实验原理，了解韧性的概念
一.导入新课，展示目标
• 情感态度与价值观 • 本次实验涉及到动量，能量的转换，循循善诱，激
发学生学习兴趣，培养学生思考能力。
二.设疑激探，自主学习
• 疑问1.韧性的定义及其单位。 • 疑问2.夏比摆锤冲击试验的原理是什么？ • 疑问3：冲击试样开口的作用是什么？
三.合作讨论，师生探究
• 讨论1：夏比试验的原理是什么？ • 讨论2：冲击吸收能量KV或KU与力学性能验的实验原理：实验时，将带有缺口的试样安放在
试验机的机架上，使试样的缺口位于两固定支座中间，并
背向摆锤的冲击方向，将质量的摆锤升高到规定高度h1，
则摆锤具有势能KV1（V形缺口试样）或KU1（U形缺口试
样）。当摆锤落下将试样冲断后，摆锤继续向前升高到h2，
此时摆锤的剩余势能为KV2或KU2.摆锤冲断试样所失去的
金属冲击实验报告
金属冲击实验报告金属冲击实验报告引言：金属冲击实验是一种常见的实验方法，用于研究金属材料在受到冲击时的性能和行为。
通过对金属材料的冲击实验，我们可以了解金属的强度、韧性、断裂特性以及变形行为等重要参数，从而为工程设计和材料选择提供依据。
本文将介绍金属冲击实验的基本原理、实验装置和测试方法，以及实验结果的分析和讨论。
一、实验原理金属冲击实验是通过给金属材料施加冲击载荷，观察其在冲击载荷下的变形和破坏行为，以评估材料的性能。
金属材料在受到冲击载荷时，会发生塑性变形、断裂或破坏。
冲击载荷的大小和速度会对金属材料的响应产生重要影响。
二、实验装置金属冲击实验通常使用冲击试验机进行。
冲击试验机包括一个冲击头、一个试样支撑台和一个测量系统。
冲击头用来施加冲击载荷，试样支撑台用来固定试样，测量系统用来记录试样在冲击载荷下的变形和破坏行为。
三、实验方法1. 准备试样：根据实验需求，选择适当的金属材料，并根据标准规范制备试样。
试样的尺寸和形状应符合实验要求。
2. 安装试样：将试样放置在试样支撑台上，并确保试样的位置和方向正确。
3. 施加冲击载荷：通过冲击试验机的控制系统，控制冲击头施加冲击载荷。
载荷的大小和速度可以根据实验要求进行调整。
4. 记录数据：使用测量系统记录试样在冲击载荷下的变形和破坏行为。
可以记录的数据包括载荷-位移曲线、载荷-时间曲线等。
5. 分析实验结果：根据记录的数据，分析试样的变形和破坏行为，并评估金属材料的性能。
四、实验结果分析与讨论通过金属冲击实验，我们可以得到试样在冲击载荷下的变形和破坏行为。
根据载荷-位移曲线和载荷-时间曲线，我们可以评估金属材料的强度、韧性和断裂特性等重要参数。
在实验结果分析中，我们可以比较不同金属材料的性能差异。
例如，对比不同金属材料的载荷-位移曲线，我们可以观察到不同材料的强度和韧性差异。
某些金属材料可能具有较高的强度，但在受到冲击载荷时容易发生断裂。
而其他材料可能具有较高的韧性，能够在受到冲击载荷时发生较大的塑性变形而不断裂。
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能力学性能是指金属材料在受力作用下所表现出的力学行为和性质。
主要包括强度、塑性、韧性、硬度和抗疲劳性等。
以下将对金属材料的这些力学性能进行简要介绍。
首先，强度是指金属材料抵抗外力破坏的能力。
常见的强度指标有屈服强度、抗拉强度和抗压强度等。
屈服强度是材料在受力过程中开始发生塑性变形时的应力值，抗拉强度是金属材料在拉伸试验中抵抗断裂的能力，抗压强度则是抗压试验中材料承受外压力的能力。
这些强度指标决定了金属材料的受力承载能力。
其次，塑性是指金属材料在受力过程中能够产生可逆的永久变形的能力。
塑性是金属材料重要的力学性能，它体现了材料的延展性和可塑性。
常见的塑性指标有延伸率和冷弯性能等。
延伸率是材料在拉伸过程中产生的伸长量与原长度的比值，冷弯性能则是金属材料在室温下能够承受的塑性变形能力。
韧性是指金属材料在受力过程中能够吸收较大的能量而不断进行塑性变形的能力。
韧性是强度和塑性的综合体现，越高的韧性意味着金属材料在遭受外力时能更好地抵抗断裂。
常见的韧性指标有断裂韧性和冲击韧性等。
硬度是指金属材料抵抗外界划伤或压痕的能力，也是反映材料抗外界形变的能力。
硬度是金属材料与其他物质接触时发生形变的抵抗力，常见的硬度测试方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。
抗疲劳性是指金属材料在重复应力加载下抵抗疲劳损伤的能力。
金属材料在长期受到交变载荷时会发生疲劳破坏，抗疲劳性能反映了材料的疲劳寿命和稳定性。
常见的抗疲劳性指标有疲劳极限和疲劳寿命等。
综上所述，金属材料的力学性能包括强度、塑性、韧性、硬度和抗疲劳性等方面。
不同的金属材料在这些方面有着不同的特点和应用范围，因此在实际应用中需要根据具体情况选择合适的金属材料。
金属材料冲击实验
实验九 金属材料冲击实验一、实验目的机械构件或结构在工作时不仅会受到静荷作用，有时还处于动载荷的作用下，由于加载的速度不同，材料的机械性能，对外力的抵抗能力都与静载荷作用时不同，这就需要通过动荷实验解决，常用的动荷实验有冲拉、冲弯、疲劳等。
通过冲弯实验，测定低碳钢的动荷作用下的重要机械性能——冲击韧性。
同时还可以观察塑性材料试件切口处于三向拉伸情况下断裂的特性。
二、冲击实验冲击弯曲实验，由于方法简便，试件尺寸小，实验结果对材质的变化较为敏感，能揭露金属在静荷实验不能发现的一些缺陷，所以它是动荷实验中最常用的一种方法，在生产中得到广泛应用。
实验方法与要求详见国家标准《金属常温冲击韧性试验法》GB229-63。
冲击实验主要用来测定材料的冲击韧性，它是指带缺口试件断口单位面积所消耗的能量。
即AW k =α式中：W ——冲断过程所消耗的冲击能量，单位焦耳（J ）。
A ——实验前试件断口处的最小截面积（mm 2） k α——冲击韧性，单位为J/mm 2， 冲击韧性是材料的重要机械性质。
冲击韧性愈高，表示材料抵抗冲击载荷能力愈好。
此外冲击韧性十分灵感地表现了结晶颗粒大小和内部金相组织在合金内的影响，如回火脆性、时效等，这些因素对机械性能的影响用静力实验不能发现，因而冲击韧性是控制和稳定产品质量的重要指标。
三、试件冲击弯曲试件在侧面开有缺口(图9.1),一般为U 形及V 形。
由于试件截面积与断裂时消耗的总功之间无比例关系，缺口试件不能应用相似定律，因此要求试件形状尺寸必须一致 ，否则试验结果无效。
我国国家标准规定以U 形缺口试件为标准冲击试件，也叫梅氏冲击试件（图9.1a），目前生产及研究部门逐步引用V 形缺口试件，称为夏氏冲击试件（9.1b ）。
详见《金属（V 形缺口）夏氏冲击试验方法》GB2106-80。
试件有缺口，冲击时缺口底部材料由于应力集中处于三向拉伸应力状态，使材料的塑性变形难于产生。
冲击能量和塑性变形集中于缺口附近不大的体积内，促使材料产生脆性断裂。
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金属材料的冲击韧性分析的简单认识
众所周知，金属材料制造的产品等已成为我们日常生活中必不可少的一部分，
而且在大部分工程项目中也有十分广泛的应用。因此，金属材料的应用对人类历
史文明进程有着不容忽视的贡献。由于金属材料的用途广泛，它们所处的环境温
度也不可能相同，而不同的温度条件下，金属所表现出来的力学性能也不尽相同。
在低温环境下，金属的强度指标增加，韧性和塑性指标下降的情况称为“冷脆”。
随着国家对西部地区的开发以及振兴东北老工业基地项目的开展，许多的工程项
目在我国东北，西北以及西藏偏远地区进行，冬天这些地区温度相当低且持续时
间较长，在这样的低温环境下服役着主要由结构钢制造的天然气输油管道，矿山
的采掘和运输设备等设施。为此，生产制造这些设备结构件所用金属材料除了要
满足常温下的机械性能，物理性能，化学性能，加工性能外，材料在低温条件下
的力学性能更是我们所要考虑的必要因素。大量的研究结果表明，在低温环境与
常温环境下金属所表现出的力学性能是不同的。几乎所有的金属在低温环境中，
强度与硬度会有一定程度的提高，但是韧性会产生不同幅度的下降。韧性下降，
材料发生脆断的可能性增大，往往引起材料无明显征兆的失效，产生的危害极大。
在恶劣的低温环境中，钢材及其构件材料韧性下降，可能会使得设备不能满足其
正常服役的要求而发生脆性断裂的破坏，进而导致一些突发性的灾难后果。因此，
测定韧脆转变温度是至关重要的，不仅可以用其确定金属材料发生脆化的可能性
大小，而且也能作为选用金属材料的重要依据。金属材料韧脆转变温度越低，反
映发生脆性断裂的可能性越小，在低温情况工作时的潜在危害越小。在工程中，
标准夏比V型缺口冲击试验是最常用的一种的方法，在不同温度下对同一类型
的冲击试样进行冲击试验，然后绘制曲线，横坐标表示不同的试验温度，纵坐标
是其对应的试验结果并以此测定韧脆转变温度，评定韧脆转变温度有以下三种方
法，如表1.1所示。
表1.1 韧脆转变温度评定方法
方法 曲线 判据标准 表示名称
能量准则 冲击吸收功—温度曲线
冲击吸收能量达到某一特定值或
上平台某一百分数对应温度
ETT
n
变形特征准则 侧膨胀值—温度曲线 某一侧膨胀值对应温度
LETT
断口形貌准则 纤维断面率—温度曲线 某一纤维断面率对应温度
FATT
n