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1、实验六 金属冲击实验一、实验目的1、掌握常温下金属冲击试验方法。2、了解冲击试验机的结构、工作原理及正确的使用方法。二、实验仪器设备及材料1、 JB-30B摆锤式冲击试验机2、 游标卡尺3、 碳钢、铸铁试样若干三、 实验原理 金属冲击试验是一种动态力学实验。它将具有一定形状和尺寸的带有U型或V型缺口试样，在冲击载荷作用下折断，以测定其冲击吸收功AK和冲击韧性值K的一种试验方法。冲击试验通常在摆锤式冲击试验机上进行，其原理如图6-1所示，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，将试样放在试验机支座上，使之处于简支梁状态。首先将摆锤举至高度为H的A位置，其预扬角为
2、，释放摆锤冲断试样后，摆锤扬到C位置，其预扬角为。 图6-1 冲击试验原理图摆锤在A处所具有的能量为： E=PH=PL(1-cos) （61）试样冲断后，摆锤扬至C处，其能量为： E1=Ph=PL(1-cos)。 （62）如果忽略空气阻力等各种能量损失，则冲断试样所消耗的能量（即试样的冲击吸收功）为 AK=E-E1=PL(cos-cos) （63） 式中，P为摆锤重力（N）；L为摆长（摆轴到摆锤重心的距离）（mm）；为冲断试样前摆锤扬起的最大角度；为冲断试样后摆锤扬起的最大角度。AK的具体数值可根据角的大小直接从冲击试验机的表盘上读出，其单位为J。将冲击吸收功AK除以试样缺口底部的横截面积SN
3、所得的商，就是金属材料的冲击韧性K，即 K=AK/SN （64） K的单位通常为J/cm2。对于金属夏比U型缺口和V型缺口试样的冲击吸收功分别用AKU 和AKV 表示，它们的冲击韧性值分别用KU 和KV 表示。四、 实验步骤 根据国家标准规定，冲击试样可使用夏比U型缺口和V型缺口两种试样，这两种试样的标准形状及尺寸分别如图6-2a 和b所示，试样尺寸为101055mm，缺口深度为2mm，尺寸偏差及表面粗糙度应符合图6-2中的规定。试验操作中应注意以下要点：1） 试验时应检查试样尺寸，所用的量具精度不低于0.02mm。2） 试验前应检查摆锤空打时指针是否指零，其偏差超过最小分度值的1/4。3）
4、试样应紧贴支座放置，并使摆锤的刀刃打击在背向缺口的一面，应使用试验机所带的样规来安放试样，以保证试样缺口位于两支座的中心，其偏差不大于0.05mm。4） 常规冲击试验的温度一般应为1035。5） 每一种条件下的冲击试样应不少于3个试样，试验数据至少保留两位有效数字。 五、试验步骤：1）将冲击试样放在载物台上。2）将摆锤升到一定的高度。3）将标尺对零点。4）将摆锤放下击冲试样,使摆锤做功。5）在标尺上读出摆锤冲击破坏所消耗的功AK(J)。6）测量出试样断口截面积SN(cm2)。7）用K=AK/SN(J/cm2)公式计算出冲击韧性值K。图6-2 标准冲击试样a） 夏比U型缺口冲击试样b） 夏比V型缺口冲击试样五、实验内容 低碳钢、铸铁试样若干，在常温下进行一次冲击试验，将实验结果填入表格中，并观察描述断口情况。六、实验报告要求 1、实验目的； 2、实验原理及操作步骤； 3、整理试验数据，记录于表6-1中。 表6-1 冲击试验结果材料低碳钢铸铁处理状态Ak 值ak值断口形貌附件：冲击试样断口观察（举例）45#：脆性材料断口平直；有金属光泽；呈结晶状。A3钢：塑性材料断口呈灰色纤维状，无金属光泽。- 3 -
