实验九 冲击实验

实验九 冲击实验

一．实验目的

测定和比较不同金属材料的冲击韧度，并观察破坏情况。

二、实验设备

1．电子式冲击试验机(或JB—300W 冲击试验机) 2．数显卡尺

三．实验原理

材料抗冲击的能力用冲击韧性表示。冲击韧性一般通过一次摆锤冲击弯曲试验来测定。试验用的材料必须按要求加工成标准试样，常用的标准冲击试样有两种：一种为U型缺口试样，一种为V型缺口试样（图1）。

试样开缺口是为了在缺口附近造成应力集中和三向应力状态，使材料产生脆化倾向让塑性变形仅局限在缺口附近不大的体积范围内保证试样一次就被冲断，而且断裂就发生在缺口处。铸铁、工具钢一类的脆性材料很容易冲断，试样可不开缺口。试验时，试样以简支梁的形式（图2）安放在试验机的支座上，试样的缺口背对摆锤的刀口。把重量为G 的摆锤举至H 的高度，摆锤获得的位能为GH ，然后落锤将试样一次冲断（图3），此时摆锤的剩余能量为Gh，冲断试样消耗的能量G(H－h)就是试样的冲击吸收功，用Ak来表示，即： Ak = G（H－h）

单位为焦耳 J（N-m）或千克力·米 (kgf·m) ，1kgf·m ≈9.8 J 。试样的冲击韧性定义为：

αk = Ak / A0 ， 单位为J/ cm 或kgf·m/cm。

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A0代表试样缺口截面的面积。冲击韧度αK影响因素：试件的绝对尺寸、缺口形状，实验温度等。

四．试验方法与步骤

1．测量试样尺寸，选择试验机度盘。

2．将摆锤举到规定高度后，落锤空打一次，校准试验机度盘的零点。

3．将摆锤略微抬起、锁定,在有人监护的情况下安放试样,令缺口背对摆锤刀口使缺口尖端位于受拉面并对中。

4．释放摆锤、冲断试样，然后刹车记录试样的冲击吸收功Ak值。 5．回收试样观察断口。

五．结果整理

1．计算两种材料、不同缺口试样的冲击韧性值αk 。 2．分析、比较两种材料抗冲击的能力。

3．画出两种材料、不同缺口试样的断口草图。并比较低碳钢U型 、V型缺口试样断口组织形貌的差异，说明其原因。

4．根据实验目的和试验结果完成实验报告。

六．试验报告要求

试验报告应包括：试验名称、试验目的、仪器设备名称、规格、量程，试验记录及结果。

七．问题讨论

1．冲击韧性的物理意义？

2．冲击试样为什么要开缺口？什么情况下可以不开缺口？

3．冲击韧性值αk的大小与什么因素有关？为什么不能用于定量换算，只能用于材料间的相 对比较？

4．分析、比较铸铁和低碳钢冲击断口组织形貌的差异，并说明低碳钢U型缺口和V型缺口试样断口形貌的异同。

八．注意事项

1．本实验要特别注意安全。先安试件，后再升起摆锤，严禁先升摆锤，后安试件。因为这样很危险。2．冲击时，同学们一律不得站在面对摆锤运动的方向上，以免试件飞出伤人 。