教学讲义
编辑: 发表时间:[2016-09-22] 阅读:1066次
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金属材料冲击韧性实验 一、实验目的 1.了解冲击试验机的结构及工作原理。 2.了解金属材料在常温下冲击韧性的测定方法。 二、实验原理 衡量材料抗冲击能力的指标用冲击韧度来表示。冲击韧度是通过冲击实验来测定的。这种实验在一次冲击载荷作用下显示试件缺口处的力学特性(韧性或脆性)。虽然试验中测定的冲击吸收功或冲击韧度,不能直接用于工程计算,但它可以作为判断材料脆化趋势的一个定性指标,还可作为检验材质热处理工艺的一个重要手段.这是因为它对材料的品质、宏观缺陷、显微组织十分敏感,而这点恰是静载实验所无法揭示的。 测定冲击韧度的试验方法有多种。国际上大多数国家所使用的常规试验为简支梁式的冲击弯曲试验。在室温下进行的实验一般采用GB/T229-2007标准《金属夏比摆锤冲击试验方法》,另外还有“低温夏比冲击实验”,“高温夏比冲击实验”。 由于冲击实验受到多种内在和外界因素的影响。要想正确反映材料的冲击特性,必须使用冲击实验方法和设备标准化、规范化,为此我国制定了金属材料冲击实验的一系列国家标准(例如GB2106、GB229-84、GB4158-84、GB4159-84)。本次实验介绍“金属夏比冲击实验”(即GB/T229-2007)测定冲击韧度。 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) 冲断试样后,摆锤在C处所具有的势能为: E1=Gh=GL(1-cosβ)。 (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) (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。 图1 冲击试验原理图
三、实验设备及材料
图2 冲击试验机结构图
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/T229-2007规定,采用尺寸为10mm×10mm×55mm,并带有2mm深的U型缺口试样,见图3。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、没有与缺口轴线平行的明显划痕。 图3 冲击试样
四、实验步骤及方法
6. 冲击试验要特别注意人身的安全。 7. 实验结果处理。 7. 1 计算冲击韧性值
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 7.2 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。 五、实验报告要求 1.冲击韧性值 2.冲击试样为什么要开缺口?
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