冲击韧性试验 - 下载本文

冲击韧性测定试验

一、 实验目的

1. 掌握冲击试验机的结构及工作原理 2. 掌握测定试样冲击性能的方法

二﹑实验内容

测定低碳钢和铸铁两种材料的冲击韧度,观察破坏情况,并进行比较。

三﹑实验设备

3. 冲击试验机 4. 游标卡尺

指针度盘摆锤机身试样支座底座图1-1冲击试验机结构图

四﹑试样的制备

若冲击试样的类型和尺寸不同,则得出的实验结果不能直接比较和换算。本次试验采用U型缺口冲击试样。其尺寸及偏差应根据GB/T229-1994规定,见图1-2。加工缺口试样时,应严格控制其形状﹑尺寸精度以及表面粗糙度。试样缺口底部应光滑﹑无与缺口轴线平行的明显划痕。

±±±±±±

图1-2 冲击试样

五﹑实验原理

冲击试验利用的是能量守恒原理,即冲击试样消耗的能量是摆锤试验前后的势能差。试验时,把试样放在图1-2的B处,将摆锤举至高度为H的A处自由落下, 冲断试样即可。

摆锤在A处所具有的势能为:

E=GH=GL(1-cosα) (1-1) 冲断试样后,摆锤在C处所具有的势能为:

E1=Gh=GL(1-cosβ)。 (1-2) 势能之差E-E1,即为冲断试样所消耗的冲击功AK:

AK=E-E1=GL(cosβ-cosα) (1-3) 式中,G为摆锤重力(N);L为摆长(摆轴到摆锤重心的距离)(mm);α为冲断试样前摆锤扬起的最大角度;β为冲断试样后摆锤扬起的最大角度。

GhLH图1-3冲击试验原理图

六﹑实验步骤

1. 测量试样的几何尺寸及缺口处的横截面尺寸。

2. 根据估计材料冲击韧性来选择试验机的摆锤和表盘。 3. 安装试样。如图1-4所示。

图1-4冲击试验示意图

4. 进行试验。将摆锤举起到高度为H处并锁住,然后释放摆锤,冲断试样后,待摆锤扬起

到最大高度,再回落时,立即刹车,使摆锤停住。

5. 记录表盘上所示的冲击功AKU值.取下试样,观察断口。试验完毕,将试验机复原。 6. 冲击试验要特别注意人身的安全。

七﹑实验结果处理 1.计算冲击韧性值αKU.

α

2

KU = (J/cm) (1-4)

式中,AKU为U型缺口试样的冲击吸收功(J); S0为试样缺口处断面面积(cm2)。

冲击韧性值αKU是反映材料抵抗冲击载荷的综合性能指标,它随着试样的绝对尺寸﹑缺口形状﹑试验温度等的变化而不同。

2.比较分析两种材料的抵抗冲击时所吸收的功。观察破坏断口形貌特征。

八﹑思考题

1. 冲击韧性值αKU为什么不能用于定量换算,只能用于相对比较?

答:冲击功虽然可以表示材料变脆倾向,但不能真正反映材料的韧性程度。因为用于冲断试样的冲击功并非完全被试样的变形和断裂过程所吸收,其中有一部分功消耗于空气阻力、机身振动、轴承与测量机构的摩擦及冲断试样的飞出等。尽管冲击吸收功不能真正代表材料的韧性程度,但由于它对材料成分、内部组织变化十分敏感,所以被广泛采用,用于相对比较。 2.

冲击试样为什么要开缺口?

答:我们这次试验的材料为非金属材料,且脆性差,塑性好,若不开缺口,则不易冲断或冲断后变形,得不到所要的结果。

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