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A_k来表示，即：

               A_k = 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：

α_k = A_k / A₀ ， 单位为J/ cm² 或kgf·m/cm²。

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A_k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α_k 。

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α_k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 。

第二篇：系列冲击实验

系列冲击实验

一、实验数据处理：

系列冲击试验数据记录表（实验室的室温为17℃）

实验数据经Origin软件处理得到下面图表：

图4-1 冲击韧性~温度曲线

由实验数据可知，a_Kmax =180.1976 J/cm²，

0.4 a_Kmax =72.0790 J/cm²，对应的温度为T_K = －29.18℃

二、思考题

1、导致低温冲击值不稳定的影响因素有哪些？

答：  1、冲击试样材料略有差别

2、缺口的几何形状及尺寸的偏差

3、安放试样时，缺口没有放在刀口中央

      4、安装试样花费时间不同，试样升温后的温度不同

      5、操作人员不熟练导致读取数据有误差

2、如何消除不稳定因素？

答：1、试样选用相同的材料

    2、试样培料经热处理后，在平面磨床上磨光再开缺口，对硬度较低的材料可用铣、拉、钻等方法，对硬度较高的材料，则需用砂轮磨削。缺口加工后最好在其根部加少许金刚砂，用一根直径适当的细铁丝进行研磨，以去除刀痕。经过精加工后缺口的集合形状和尺寸都可以保证了。

    3、使用特殊的安装工具或确定好按照位置做好标记，使试样可以准确安装到刀口中央。

    4、操作人员加强练习，并且把冷却装置放在距离试验机尽可能近的地方，以便试样在外面停留时间尽可能短，温差减小。而且低温介质的温度要比规定试验温度低3~5℃，以补偿试样从取出到冲断时温度的回升。

    5、操作人员在试样冲击完毕后立即读取数据，以免启动抑制摆锤的阻尼运动后引起的振动对数据造成误差。读取数据时，目光要与表盘平行。