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1、金屬系列沖擊試驗一、試驗目的1、了解擺錘沖擊試驗的基本方法2、通過系列沖擊試驗測定Q235、45#鋼在不同溫度下的沖擊吸收功，測定低碳鋼韌脆轉(zhuǎn)化溫度，觀察比較金屬韌脆轉(zhuǎn)變特性。二、實驗原理韌性是材料在彈性變形、塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力。韌性好的材料在服役條件下不至于突然發(fā)生脆性斷裂，從而使安全得到保證。沖擊吸收功的測量原理為沖擊前以擺錘位能形式存在的能量中的一部分被試樣在受沖擊后發(fā)生斷裂的過程中所吸收。擺錘的起始高度與它沖斷試樣后達到的最大高度之間的差值可以直接轉(zhuǎn)換成試樣在沖斷過程中所消
2、耗的能量，試樣吸收的功稱為沖擊功（Ak）。用規(guī)定高度的擺錘對一系列處于不同溫度的簡支梁狀態(tài)的缺口試樣進行一次性打擊，測量各試樣折斷時的沖擊吸收功。改變試驗溫度，進行一系列沖擊試驗以確定材料從人性過渡到脆性的溫度范圍，稱為“系列沖擊試驗”。韌脆轉(zhuǎn)變溫度就是Ak-T曲線上Ak值顯著降低的溫度。曲線沖擊功明顯變化的中間部分稱為轉(zhuǎn)化區(qū)，脆性區(qū)和塑性區(qū)各占50%時的溫度稱為韌脆轉(zhuǎn)變溫度（DBTT）。當斷口上結(jié)晶或解理狀脆性區(qū)達到50%時，相應的溫度稱為斷口形貌轉(zhuǎn)化溫度（FATT）。脆性斷裂：材料在低溫斷裂時
3、會呈現(xiàn)脆性斷裂，脆性斷裂是一種快速的斷裂，斷裂過程吸收能量很低，斷裂前及伴隨著斷裂過程都缺乏明顯的塑性變形。韌脆轉(zhuǎn)變：材料在一個有限的溫度范圍內(nèi)，受到?jīng)_擊載荷作用發(fā)生斷裂時吸收的能量會發(fā)生很大的變化。這種現(xiàn)象稱為材料的韌脆轉(zhuǎn)變。解理斷裂：當外加正應力達到一定數(shù)值后，快速沿特定晶面產(chǎn)生的穿晶斷裂現(xiàn)象稱為解理；解理斷口的基本微觀特征是臺階、河流、蛇狀花樣等。全韌性斷口：斷口晶狀區(qū)面積百分比定為0%；全脆性斷口：斷口晶狀區(qū)面積百分比定為100%；韌脆型斷口：斷口晶狀區(qū)面積百分比需用工具顯微鏡進行測量，在
4、顯微鏡下觀察斷裂試樣的斷裂面，脆性斷裂部分一般呈明暗斑點無歸分布，通過測量計算可得出脆性斷裂梯形的面積。三、試驗材料、試樣試驗材料：Q235、45#鋼試樣：本次試驗采用的國家標準為GB/T229-1994金屬夏比缺口沖擊試驗方法，試樣為V型試樣，試樣的長度為55mm,橫截面為10mm*10mm的方形截面。試樣的具體尺寸及公差如圖一所示：圖（1）：金屬夏比缺口V型試樣尺寸及公差四、設備儀器與設備試驗測試內(nèi)容與相關的測量工具、儀器、設備本實驗需要測定試驗溫度、沖擊吸收功、截面脆性區(qū)的面積三個量試驗測量
5、工具、儀器及設備：（1）JBDW-300Y沖擊試驗機，性能指標：沖擊試驗機的標準打擊能量為（300±10J），打擊瞬間擺錘的沖擊速度應為5.0~5.5m/s，試驗機的試樣支座及擺錘刀刃尺寸應符合下圖：（1）其相關參數(shù)如表一所示最大沖擊能量：300J/150J擺錘預揚角：150°擺軸中心至打擊中心的距離：750mm沖擊速度：5.2m/s沖擊試驗機的標準打擊能量為300J(±10J)，打擊瞬間擺錘的沖擊速度應為5.0~5.5m/s，沖擊試驗機一般在擺錘最大能量的10%~90%范圍內(nèi)使用；實驗前應檢查擺
6、錘空打時被動指針的回零道，回零差不應超過最小分度值的四分之一。五、試驗步驟與程序（1）檢查沖擊試驗機是否工作正常。（2）對試樣分組并確定各個樣品的測量溫度。（3）對樣品根據(jù)需要進行降溫。（4）沖擊試樣。之后沖擊所有試樣，得出沖擊功并記錄下來。注意當樣品明顯未沖斷時，在沖擊功前加上“>”。（5）觀察斷口形貌。（6）計算脆性斷面率。將樣品放在工具顯微鏡下，用工具顯微鏡測量所需的斷面脆性區(qū)各長度，從而計算出脆性區(qū)面積。由公式計算出脆性斷面率并記錄下來（7）觀察所有試樣的斷裂界面，整理實驗儀器及樣品。六、
7、試驗結(jié)果與分析討論1、試驗數(shù)據(jù)記錄溫度/℃室溫—30Q235沖擊吸收功斷口面積Ak45鋼2、試驗樣品斷口形貌的觀察
