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1、材料力学性能-金属系列冲击试验- 1 -金属系列冲击试验一、试验目的1、了解摆锤冲击试验的基本方法2、通过系列冲击试验测定 Q235、45#钢在不同温度下的冲击吸收功，测定低碳钢韧脆转化温度，观察比较金属韧脆转变特性。二、实验原理韧性是材料在弹性变形、塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。韧性好的材料在服役条件下不至于突然发生脆性断裂，从而使安全得到保证。冲击吸收功的测量原理为冲击前以摆锤位能形式存在的能量中的一部分被试样在受冲击后发生断裂的过程中所吸收。摆锤的起始高度与它冲断试样后达到的最大高度之间的差值可以直接转换成试样在冲断过程中所消耗的能量，试样吸收的功称为冲击功（Ak） 。用规定高度的
2、摆锤对一系列处于不同温度的简支梁状态的缺口试样进行一次性打击，测量各试样折断时的冲击吸收功。改变试验温度，进行一系列冲击试验以确定材料从人性过渡到脆性的温度范围，称为“系列冲击试验” 。韧脆转变温度就是 Ak-T 曲线上 Ak 值显著降低的温度。曲线冲击功明显变化的中间部分称为转化区，脆性区和塑性区各占 50%时的温度称为韧脆转变温度（DBTT） 。当断口上结晶或解理状脆性区达到 50%时，相应的温度称为断口形貌转化温度（FATT） 。脆性断裂：材料在低温断裂时会呈现脆性断裂，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。韧脆转变：材料在一个有限的
3、温度范围内，受到冲击载荷作用发生断裂时吸收的能量会发生很大的变化。这种现象称为材料的韧脆转变。解理断裂：当外加正应力达到一定数值后，快速沿特定晶面产生的穿晶断裂现象称为解理；解理断口的基本微观特征是台阶、河流、蛇状花样等。全韧性断口：断口晶状区面积百分比定为 0%；材料力学性能-金属系列冲击试验- 2 -全脆性断口：断口晶状区面积 百分比定为 100%；韧脆型断口：断口晶状区面积百分比需用工具显微镜进行测量，在显微镜下观察断裂试样的断裂面，脆性断裂部分一般呈明暗斑点无归分布，通过测量计算可得出脆性断裂梯形的面积。三、试验材料、试样试验材料：Q235、45#钢试样：本次试验采用的国家标准为 GB
4、/T229-1994 金属夏比缺口冲击试验方法，试样为 V 型试样，试样的长度为 55mm,横截面为 10mm*10mm 的方形截面。试样的具体尺寸及公差如图一所示：图（1）：金属夏比缺口 V 型试样尺寸及公差四、设备仪器与设备试验测试内容与相关的测量工具、仪器、设备本实验需要测定试验温度、冲击吸收功、截面脆性区的面积三个量试验测量工具、仪器及设备：（1） JBDW-300Y 冲击试验机，性能指标：冲击试验机的标准打击能量为（30010J） ，打击瞬间摆锤的冲击速度应为 5.05.5m/s，试验机的试样支座及摆锤刀刃尺寸应符合下图：材料力学性能-金属系列冲击试验- 3 -（2）其相关参数如表一
5、所示最大冲击能量： 300J/150J摆锤预扬角： 150摆轴中心至打击中心的距离： 750mm冲击速度： 5.2m/s冲击试验机的标准打击能量为 300J(10J)，打击瞬间摆锤的冲击速度应为 5.05.5m/s，冲击试验机一般在摆锤最大能量的 10%90%范围内使用；实验前 应检查摆锤空打时被动指针的回零道，回零差不应超过最小分度值的四分之一。五、试验步骤与程序（1）检查冲击试验机是否工作正常。（2）对试样分组并确定各个样品的测量温度。（3）对样品根据需要进行降温。（4）冲击试样。之后冲击所有试样，得出冲击功并记录下来。注意当样品明显未冲断时，在冲击功前加上“” 。（5）观察断口形貌。（6）计算脆性断面率。材料力学性能-金属系列冲击试验- 4 -将样品放在工具显微镜下，用工具显微镜测量所需的断面脆性区各长度，从而计算出脆性区面积。由公式计算出脆性断面率并记录下来 %10%脆 性 区 面 积脆 性 断 裂 百 分 数 端 口 横 截 面 积（7）观察所有试样的断裂界面，整理实验仪器及样品。六、试验结果与分析讨论1、试验数据记录温度/ 室温 30冲击吸收功 断口面积 AkQ23545 钢2、试验样品断口形貌的观察
