實驗講義六材料的沖擊實驗

1、 實驗六材料的沖擊實驗概述衡量材料抗沖擊能力的指標用沖擊韌度來表示。沖擊韌度是通過沖擊實驗來測定的。這種實驗在一次沖擊載荷作用下顯示試件缺口處的力學(xué)特性（韌性或脆性）。雖然試驗中測定的沖擊吸收功或沖擊韌度,不能直接用于工程計算，但它可以作為判斷材料脆化趨勢的一個定性指標,還可作為檢驗材質(zhì)熱處理工藝的一個重要手段.這是因為它對材料的品質(zhì)、宏觀缺陷、顯微組織十分敏感，而這點恰是靜載實驗所無法揭示的。測定沖擊韌度的試驗方法有多種。國際上大多數(shù)國家所使用的常規(guī)試驗為簡支梁式的沖擊彎曲試驗。一般在室溫下進行的實驗采用GB/T229-1994標準金屬夏比沖擊試驗方法，另外還有“低溫夏比沖擊實驗”，“高溫夏

2、比沖擊實驗”。由于沖擊實驗受到多種內(nèi)在和外界因素的影響。要想正確反映材料的沖擊特性，必須使用沖擊實驗方法和設(shè)備標準化、規(guī)范化，為此我國制定了金屬材料沖擊實驗的一系列國家標準（例如GB2106、GB229-84、GB4158-84、GB4159-84）。本次實驗介紹“金屬夏比沖擊實驗”（即GB/T229-1994）測定沖擊韌度。一、實驗?zāi)康?觀察分析低碳鋼和鑄鐵兩種材料在常溫沖擊下的破壞情況和斷口形貌，并進行比較。2.測定低碳鋼和鑄鐵兩種材料的沖擊韌度ak。3了解沖擊試驗方法。二、實驗原理沖擊試驗利用的是能量守恒原理，即沖擊試樣消耗的能量是擺錘試驗前后的勢能差。試驗時，把試樣放在圖1的B處，將擺

3、錘舉至高度為H的A處自由落下，沖斷試樣即可。1-電機；2-皮帶輪；3-擺臂；4-桿銷；5-擺桿；6-擺錘；7-試件；8-指示器；9-電源開關(guān)；10-指示燈圖1沖擊試驗結(jié)構(gòu)及原理圖擺錘在A處所具有的勢能為：E=GH=GL(1-cosa)(1)沖斷試樣后，擺錘在C處所具有的勢能為：E=Gh=GL(1-cos1P)。勢能之差E-E,即為沖斷試樣所消耗的沖擊功A:1KA二EE二GL(cos0cosK1a)(3)式中，G為擺錘重力(N)；L為擺長(擺軸到擺錘重心的距離)(mm)；a為沖斷試樣前擺錘揚起的最大角度；p為沖斷試樣后擺錘揚起的最大角度。三、實驗設(shè)備及試樣1.JB-300/150手動沖擊試驗機，

4、擺錘預(yù)揚角135，沖擊速度約5m/s。2游標卡尺3實驗試樣：若沖擊試樣的類型和尺寸不同，則得出的實驗結(jié)果不能直接比較和換算。因此，實驗試樣應(yīng)嚴格控制其形狀、尺寸精度及表面粗糙度。試樣缺口底部應(yīng)光滑、無與缺口軸線平行的明顯劃痕。四、實驗步驟1測量試樣的幾何尺寸及缺口處的橫截面尺寸。2根據(jù)估計材料沖擊韌性來選擇試驗機的擺錘和表盤。3試驗前必須檢查試驗機是否處于正常狀態(tài)，各運轉(zhuǎn)部件及其緊固件必須安全可靠。4如下圖安裝試樣。使試樣缺口背對刀刃，平放并挨緊在兩個鉗口支座上，用找正板找正，使試樣缺口正好位于鉗口跨距中間對正沖擊刀刃。5、進行試驗。將擺錘舉起到高度為H處并鎖住，然后釋放擺錘，沖斷試樣后，待擺錘揚起到最大高度，再回落時，立即剎車，使擺錘停住。6、記錄表盤上所示的沖擊功A值。取下試樣，觀察斷口。試驗完畢，將試驗機復(fù)原。KU7、沖擊試驗要特別注意人身的安全。五、實驗結(jié)果處理1計算沖擊韌性值a.Ka二K(J/cm2)(4)式中，A為U型缺口試樣的沖擊吸收功(J)；S為試樣缺口處斷面面積(cm2)。KU0沖擊韌性值a是反映材料抵抗沖擊載荷的綜合性能指標，它隨著試樣的絕對尺寸，缺口K形狀，試驗溫度等的變化而不同。2比較分析兩種材料的抵抗沖擊時所吸收的功，以及破壞斷口的形貌特征。六、注意事項1安裝試樣前，嚴禁抬高擺錘。2擺錘抬起后，在擺錘擺動范圍內(nèi)，切忌站人、行走及放置任何障礙物。3擺錘