金属材料冲击韧性的测试实验

材料性能学

材料性能学

第三章

材料的冲击韧性及低温脆性

冲击载荷与静载荷区别： 加载速率不同，即形变(应变)速率不同。 加载速率即载荷施加于试样的速率。 1、评定材料承受冲击载荷的能力； 揭示材料在冲击载荷下的力学行为。 2、主要介绍材料在冲击载荷下的力学行为 和性能特点 以及金属材料的低温脆性。

材料性能学

第三章

材料的冲击韧性及低温脆性

§3.1

冲击弯曲试验与冲击韧性 低 温 脆 性

§3.2

材料性能学

§3.1 冲击弯曲试验与冲击韧性1.一次冲击弯曲试验 试验原理： 摆锤式冲击试验机； 缺口试样[夏比(Charpy)U型和V型];摆锤(G)举至H1的位臵(位能为GH1); 释放摆锤； 冲断试样； 摆锤(G)至H2的位臵(位能为GH2); GH1-GH2=AK 此即为冲击吸收功(AKU和AKV)。 GB229-84和GB2106-80。

一、冲击弯曲试验

材料性能学

§3.1 冲击弯曲试验与冲击韧性

2.多次冲击试验 (1)冲击次数少于500-1000次， 与一次冲击相同； 冲击次数>105时， 典型的疲劳断口特征。 (2)多次冲击试验: 落锤式多次冲击试验机PC-l50。 冲击频率(冲击次数): 450周次/min和60

金属材料系列冲击实验与低温脆性

陈国滔 材科095 40930366

一、 实验目的

1. 了解材料韧性的特点及冲击实验对材料韧性检测的效果；

2. 通过测定低碳钢、工业纯铁和T8钢在不同温度下的冲击吸收功，观察比较

金属韧脆转变特性；

3. 学习低碳合金钢韧脆转化温度的测定方法,通过结合夏比冲击实验归纳找

出降低金属韧性的致脆因素。

二、 实验原理

1.金属夏比冲击实验原理

夏比冲击实验是将具有规定形状、尺寸和缺口类型的试样，放在冲击实验机的试样支座上，使之处于简支梁状态。然后用规定高度的摆锤对试样进行一次性打击，实质上就是通过能量转换过程，测量试样在这种冲击下折断时的冲击吸收功。试样的冲击吸收功在实验中用摆锤冲击前后的位能差测定如下所示：

A—摆锤起始位能; A1—摆锤打击试样后的位能。

如不考虑空气阻力及摩擦力等能量损失，则冲断试样的吸收功为：

F—摆锤的重力，N； L—摆长(摆轴至锤重心之间的距离)，mm；

α—冲击前摆锤扬起的最大角度，弧度； β—冲击后摆锤扬起的最大角度，弧度。

2.钢铁韧脆转变温度原理

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。而对于bcc结构的钢铁，在一个有限的温

金属材料&多孔金属材料Metal Material & Porous Metal Material

报告人： 符彩涛

学

号：157692196

材料科学与工程 导 师：刘芳老师

目录研究进展 多孔金属结构特征与特性 多孔金属的制备方法 多孔金属的应用 多孔金属的展望

1.研究进展1密度小、孔隙率高、比表面 积大

优点3

2

强度及韧性高、导电导热性好、 抗冲击能力强

能量吸收性好及特殊的传热 和声学等特点

多孔金属材料 是20世纪40年代发 展起来的一种新型 材料，由金属基体 和大量孔隙组成， 孔隙将金属相分割 成许多小单元，又 称为多孔泡沫金属， 具有与传统材料不 同的新型结构。

多孔金属在近几十年得到了广泛的关注并实现了快速的发展，在能源环 保、石油化工等领域得到了应用，可解决生产过程中液体、气体原料和贵重 资源的回收，产品的提纯净化等问题，推动了现代工业技术的进步。

王静,杨军,张建. 多孔金属材料制备技术研究进展[A]. 兵器材料科学与工程,2013.

多孔金属材料的类型根据其孔洞的连通性可分为闭孔和开孔二大类，前者是含有大量独立 存在的孔洞，后者是连续畅通的三维多孔结构。

三维闭孔材料

三维开孔材料

闭孔材料具有比重小，刚性和比强度好，吸振及吸音性

名词解释

合金元素：特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构从而得到一定的物理、化学或机械性能的化学元素。（常用Me表示） 微合金元素：有些合金元素如V，Nb，Ti, Zr和B等，当其含量只在0.1%左右（如B 0.001%，V 0.2 %）时，会显著地影响钢的组织与性能，将这种化学元素称为微合金元素。 奥氏体形成元素 ：在γ-Fe中有较大的溶解度,且能稳定γ-Fe的元素C,N,Cu,Mn,Ni,Co,W等

铁素体形成元素： 在α-Fe中有较大的溶解度，且能γ-Fe不稳定的元素Cr，V，Si，Al，Ti，Mo等

原位析出：指在回火过程中，合金渗碳体转变为特殊碳化物。碳化物形成元素向渗碳体富集，当其浓度超过在合金渗碳体中的溶解度时, 合金渗碳体就在原位转变成特殊碳化物。如Cr钢碳化物转变

异位析出： 含强碳化物形成元素的钢，在回火过程中直接从过饱和α相中析出特殊碳化物，同时伴随着渗碳体的溶解，如V，Nb，Ti。（Ｗ和Mo既有原味析出又有异位析出） 网状碳化物 ：热加工的钢材冷却后，沿奥氏体晶界析出的过剩碳化物（过共析钢）或铁素体（亚共析钢）形成的网状碳化物。

水韧处理 ： 高锰钢铸态组织中沿晶界析出的网状碳化物显著降低钢的强度、韧性和

《金属材料》第一课时教案

广西容县石头水口中学 夏文天

人教版义务教育课程标准实验教科书九年级化学下册第八单元

一、教学目标设计

1、知识目标：了解常见金属材料的物理性质，认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系。

2、能力目标：帮助学生形成获取信息和整合信息的能力；并在探究过程中培养学生观察、分析、归纳的能力。

3、情感目标；通过资源共享，激励学生的合作参与意识。 二、教学重、难点分析

1、重点：认识金属物理性质的相似性质的相似性和差异性。 2、难点：如何合理开发金属物质的用途。 三、教学策略及教法设计

按照学生的认识规律以及教学内容的特点，本节采用实验探究法，直观演示法为辅，按照提出问题—实验探究—观察分析—得出结论的程序实行探究式教学。 四、教学对象分析

课前，学生对金属的性质和用途已有一定的感性基础，并具一定的问题探究能力，能够通过查找资料、调查研究进行一些分析总结和评价。所以在教学中让学生采用调查考察，实验探究，收集资料，整理归纳，小组讨论及交流分享等学习方法。

五、教学媒体设计

1、利用Internet查找资料和收集数据。

2、课件、录像贯穿整个教学过程，并用投影仪辅助教学。 六、教学过程设计与分析

教学过程 [课前准备]

《金属和金属材料》复习学案

一、【复习目标】

1、了解金属的物理特征，知道生铁和钢等重要的合金。

2、掌握金属的化学性质，能灵活应用金属活动性顺序表解决实际问题。 3、了解金属锈蚀条件及防锈措施，增强节约金属资源的意识。 二、【复习过程】 （一）（知识整理） 几种常见的金属： 、 、

纯金属 共性：常温下，大多是 体， 色，有金属光泽，为电

和热的 ，有延展性，密度 ，

物理性质 熔点 。

金属 特性：铜 色，金呈 色；常温下， 为液体。

合金

合金与纯金属的性质比较：硬度： 熔点： 1、与氧气的反应： 、 在常温下就能反应；但 、 在高温下

才与氧气反应； 即使高温也不反应。

金属的 2、与酸的反应：（镁、铁、锌、铝与盐酸、稀硫酸）

金 化学性质 属 和金 3、与化合物溶液反应：（铁、

金属材料的拉伸实验报告

实验日期2015年10月17 日 班级 9141010F03 学号91410100328 姓名 杨晓伟

1.使用设备及仪器型号

1电子万能试验机 2 游标卡尺

2.试件原始尺寸

材料 低碳钢 铸铁 标距 l0/mm 原始尺寸d0/mm 截面Ⅰ 1 2 平均 1 截面Ⅱ 2 平均 1 截面Ⅲ 2 平均 最小横 截面积 S0/mm2 78.66 79.29 88.74 10.06 87.78 10.04 10.06 10.06 10.02 10.06 10.04 10.02 10.00 10.01 10.06 10.05 10.08 10.08 10.08 10.06 10.04 10.05 3.试件断后数据

材料 屈服力 Fs/kN - 拉断力 Fm/kN 34.659 10.515 断后标距 l1/mm 118.16 - 颈缩处最小直径 1 6.00 - 2 6.00 - 平均 6.00 - 颈缩处最小截面面积S1/mm2 28.26 - 低碳钢 21.350 铸铁 4.实验结果

（1）低碳钢和铸铁拉伸F—ΔL曲线:

(2)低碳钢：

加工硬化对中碳钢组织和性能的影响

一 实验目的：

1.1 通过金属材料实验全过程，根据给定的实验条件，自己设计实验方案，确定实验方法，选定实验器材，拟定实验操作程序，自己加以实现并对实验结果进行分析处理，是学生进一步加深对金属材料课程所学内容的理解，熟悉实验设备，掌握实验基本方法。提高动手能力和团队合作的意识，达到培养学生分析问题和进行科学研究能力的目的。 1.2 掌握金属材料塑性变形,热处理工艺,组织结构与性能之间的关系。

1.3 运用已学的金属材料理论知识，参考有关资料，以预定性能指标为依据，正确制定合理的实施方案。

二 课程内容：

2.1 初步了解金属材料选择的原则，并选取实验材料；

2.2 掌握主要热处理工艺方法，熟悉主要热处理设备的结构与炉温的控制仪表； 2.3 熟练掌握金相试样的制备方法，能使用金相显微镜观察，分析金相显微组织； 2.4 掌握金属力学性能及其影响因素；

2.5 选择电子万能试验机及硬度计，了解其特征和使用方法。 2.6 了解镶嵌机的使用及操作规程。

三 实验原理

3.1 金属塑性变形

金属塑性变形的基本方式有滑移和孪生两种。在切应力作用下，晶体的一部分沿某一晶面相对于另一部分滑动，这种变形方式称为滑移；

§ 4.2 金属材料拉伸时的力学性能拉伸实验室是测定材料力学性能的最常用的一 种方法。

一、拉伸试样按国标GB6397—86《金属材料试验试样》规 定，拉伸试样分为比例试样和定标距试样两种。

§ 4.2 金属材料拉伸时的力学性能1、比例计算 (1)比例计算的标距和横截面面积之间存在 如下比例关系，即

L0 K S0其中L0为试样标距，S0为试样横截面面积，比 例系数 K,一般取5.65或11.3,前者称短试样， 后者称长试样。

§ 4.2 金属材料拉伸时的力学性能(2)对于圆截面试样，短长比例试样的标距 分别取 5d 0和 10d0。(3)圆截面试样的形状如图所示，它分为三个 部分。

工作部分长度 L,一般不小于 L d0 。

§ 4.2 金属材料拉伸时的力学性能2、定标距试样定标距试样的原始标距与横截面间无比例关 系，一般 L0取100mm ,200mm 。

§ 4.2 金属材料拉伸时的力学性能二、拉伸图及应力—应变图下图为低碳钢的拉伸图和应力—应变图。

P l 由于 , 而均为常量，故两图 A0 l 形形状相同。

§ 4.2 金属材料拉伸时的力学性能三、力学性能测试(一)