材料的冲击试验实验报告

材料的冲击试验

实验内容及目的

1、测定低碳钢、铸铁和中碳钢的冲击性能指标；冲击韧度ak 2、比较低碳钢与铸铁的冲击性能指标和破坏情况 3、掌握冲击实验方法及冲击试验机的使用

实验材料和设备

低碳钢、中碳钢、铸铁、冲击试验机、游标卡尺

试样的制备

按照国家标准GB/T229—1994《金属夏比缺口冲击试验方法》，金属冲击试验所采用的标准冲击试样为并开有或深的形缺口的冲击试样（图1）以及张角深的形缺口冲击试样（图2）。如不能制成标准试样，则可采用宽度为或等小尺寸试样，其它尺寸与相应缺口的标准试样相同，缺口应开在试样的窄面上。冲击试样的底部应光滑，试样的公差、表面粗糙度等加工技术要求参见国家标准GB/T229—1994。

R12558105510R1251010（a）（b）

图1 夏比U形冲击试样

（a）深度为2mm；（b）深度为5mm

845551010

图2 夏比V形冲击试样

实验原理

实验室将试样放在试验机支座上，缺口位于冲击相背方向，并使缺口位于支座中间，然后将具有一定重量的摆锤举至一定的高度H1，使其获得一定的位能mgH1，释放摆锤冲断试样，摆锤的剩余能量为mgH2，则摆锤冲断试样失去的势能为mgH1-mgH2。如果忽略空气阻力等各种能量损失，则冲断试样所消耗的能量（即试样的冲击吸收功）为:

Ak=mg(H1-H2)。

Ak的具体数值可直接从冲击试验机的表盘上读出，其单位为J，将冲击吸收功Ak除以试样缺口底部的横截面积SN（cm2），即可得到试样的冲击韧性值ak。

（a） (b)

图3 冲击实验的原理图

（a）冲击试验机的结构图（b）冲击试样与支座的安放图

实验过程

1、了解冲击试验机的操作规程和注意事项。 2、测量试样的尺寸

3、按“取摆”按钮，摆锤抬起到最高处，并销住摆锤，同时将试样安放好 4、按“退销”按钮，安全销撤掉。

5、按“冲击”按钮，摆锤下落冲击试样。

6、记录冲断试样所需要的能量，取出被冲断的试样。

实验数据的记录与计算

（1） 数据记录与结果

材 料 低碳钢 中碳钢 灰铸铁 (2)计算过程

试样所吸收的试样缺口处的横截冲击韧度?K/面面积A/mm2 能量UK/J MJ?m?2 66.613 154 2.312 75.144 58 0.772 75.460 6 0.079 思考题

1、 为什么冲击试样要有切槽？

答：试件中间的可刻槽处有应力集中，并处于不利的三向拉应力状态，呈脆性断裂破坏。目的是模拟工程中实际构件有截面变化、沟槽、螺纹、螺孔等承受冲击的不利情况。

2、 比较低碳钢与灰铸铁的冲击破坏特点。

答：低碳钢和铸铁在冲击荷载作用下表现的性能和破坏特征: 1) 低碳钢的拉伸过程可以分为弹性变形、屈服、强化和缩颈断裂四个阶段；而铸铁在断裂之前只发生弹性变形。

2) 低碳钢的拉伸断口可分为纤维区、放射区和剪切唇三部分组成，而铸铁的拉伸断口为正断。

3) 低碳钢和铸铁相比较，试样尺寸相同，但低碳钢的冲击吸收功远远大于铸铁。

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