金屬夏比缺口衝擊試驗
陳國滔材科095 40930366
一、 試驗目的
1. 了解材料韌性的特點及衝擊試驗對材料韌性檢測的效果；
2. 通過測定低碳鋼、工業純鐵和t8鋼在不同溫度下的衝擊吸收功，觀察比較金屬韌脆轉變特性；
3. 通過結合夏比衝擊試驗歸納找出降低金屬韌性的致脆因素。
二、 試驗原理
夏比衝擊試驗是將具有規定形狀、尺寸和缺口型別的試樣，放在衝擊試驗機的試樣支座上，使之處於簡支梁狀態。然後用規定高度的擺錘對試樣進行一次性打擊，實質上就是通過能量轉換過程，測量試樣在這種衝擊下折斷時的衝擊吸收功。試樣的衝擊吸收功在試驗中用擺錘衝擊前後的位能差測定如下所示：
a—擺錘起始位能; a1—擺錘打擊試樣後的位能。
如不考慮空氣阻力及摩擦力等能量損失，則沖斷試樣的吸收功為：
f—擺錘的重力，n； l—擺長(擺軸至錘重心之間的距離)，mm；
α—衝擊前擺錘揚起的最大角度，弧度； β—衝擊後擺錘揚起的最大角度，弧度。
三、 試驗器材
試驗材料有：低碳鋼、工業純鐵和t8鋼
試驗器材：衝擊試驗機（擺錘式衝擊試驗機主要由機架、擺錘、試樣支座、指示裝置及擺錘釋放、制動和提公升機構等組成），顯微鏡，測溫儀器；
試樣規格：標準夏比缺口衝擊試樣有夏比v型缺口衝擊試樣和缺口深度分別為2mm和5mm兩種夏比u型缺口衝擊試樣。由於衝擊試驗結果比較離散，一般對每一種材料試驗的試樣數量不少於3個。
衝擊試樣開缺口的目的是使缺口附近造成應力集中，保證在缺口處破斷。缺口的深度和尖銳程度對衝擊吸收功影響顯著。缺口越深、越尖銳，值越小，材料表現的脆性越大。
所以，不同型別和尺寸試樣的值不能相互換算和直接比較。
試樣形狀及尺寸在圖1、圖2的和圖3中示出。
四、 試驗裝置引數
1.試驗衝擊機，最大打擊能量分別為300j（±10j）和15oj(±10j)兩檔，打擊瞬間擺錘的衝擊速度在5.0～5.
5m/s之間，這些均符合gb/t229-1994標準的要求。其他技術條件應符合gb 3808規定，並應定期按jjg 145檢定。
2.測溫儀器，高溫衝擊試驗時，一般採用熱電偶測溫，低溫衝擊試驗時，一般採用最小分度值不大於1℃的玻璃溫度計。測溫儀器(數字指示裝置或電位差計)的誤差應不超過±0.
1%。熱電偶參考端溫度應保持恆定，偏差應不超過±0.5℃。
3.在高溫或低溫衝擊試驗中，可使用各種方法加熱或冷卻試樣，試驗用介質應安全、無毒，不腐蝕金屬。使用的介質如下所示：
使用液體介質加熱或冷卻試樣時，恆溫槽應有足夠容量和介質，並應有使介質溫度均勻的裝置。
對於高溫或低溫衝擊試驗，溫度控制裝置應能將試驗溫度穩定在規定值的±2℃ 之內。
五、 試驗內容
1.評價材料對大能量一次衝擊載荷下破壞的缺口敏感性。零部件截面的急劇變化從廣義上都可視作缺口，缺口造成應力應變集中，使材料的應力狀態變硬，承受衝擊能量的能力變差。
由於不同材料對缺口的敏感程度不同，用拉伸試驗中測定的強度和塑性指標往往不能評定材料對缺口是否敏感，因此，設計選材或研製新材料時，往往提出衝擊韌性指標。
2.檢查和控制材料的冶金質量和熱加工質量。通過測量衝擊吸收功和對衝擊試樣進行斷口分析，可揭示材料的夾渣、偏析、白點、裂紋以及非金屬夾雜物超標等冶金缺陷；檢查過熱、過燒、回火脆性等鍛造、焊接、熱處理等熱加工缺陷。
3.評定材料在高、低溫條件下的韌脆轉變特性，用系列衝擊試驗可測定材料的韌脆轉變溫度，供選材時參考，使材料不在冷脆狀態下工作，保證安全。而高溫衝擊試驗是用來評定材料在某些溫度範圍如藍脆、重結晶等條件下的韌性特性。
六、 試驗要點
1、室溫衝擊試驗應在10一35℃進行，對試驗溫度要求嚴格的試驗應在(20±2)℃進行。
2、試驗前應檢查擺錘空打時被動指標的回零差。回零差不應超過最小分度值的四分之一；檢查試樣尺寸的量具最小分度值應不大於0.02mm。
3、對於端麵定位的高溫衝擊試驗，應根據試樣膨脹量調整定位機構，其膨脹量按下式計算：。
4、試樣應在規定溫度下保持足夠時間，使用液體介質時，保溫時間不少於5min;使用氣體介質時，保溫時間不少於20min。
5、移取試樣時，夾具的溫度應與介質溫度盡量相同。
6、試樣從液體介質中移出至打擊的時間應在2s之內，試樣離開氣體介質裝置至打擊的時間應在1s之內。如果不能滿足上述要求，則必須在3-5s內打斷試樣，此時應採用過冷或過熱試樣的方法補償溫度損失。對於高溫試驗，應充分考慮過熱對材料效能的影響。
七、 試驗步驟
1、 試驗前的準備工作
1 室溫衝擊試驗的試驗溫度為10～35℃。嚴格時試驗在20℃±2℃。
2 檢查試樣尺寸，並在試驗前對試樣進行適當的標記，以避免混淆，但標記的位置不應影響試樣的支承和定位，並且應盡量遠離缺口。
3 選擇衝擊試驗機，使用衝擊試驗機時，不能用大能量的試驗機去打擊吸收功很小的樣品。以免造成較大的誤差，一般規定使用能量的上限和下限為最大打擊能量的10％和90%。
4 進行空打試驗將擺錘揚起至揚角位置，把從動針撥到最大衝擊能量位置（如果使用的是數字顯示裝置，則應清零)，釋放擺錘，讀取零點附近的被動指標的示值(即回零差)，回零差不應超過最小分度值的1/4(以最大量程300j為例，最小分度值為2j,1/4分度值為0.5j，其回零差應不超過0.5j)。
2、 試樣的定位
將試樣緊貼支座放置，並使試樣缺口的背面朝向擺錘刀刃。試樣缺口用專用的對中夾鉗或定位規收中，使缺口對稱面位於兩支座對稱面上，其偏差不應大於0.5mm。
3、將擺錘揚起至預揚角位置並鎖住，把從動指標撥到最大衝擊能量位置(如果使用的是數字顯示裝置，則清零)，放好試樣，確認擺錘擺動危險區無人後，釋放擺錘使其下落打斷試樣，並任其向前繼續擺動，直到達到最高點並向回擺動至最低點時，使用制動閘將擺錘剎住，使其停止在垂直穩定位置，讀取被動指標在示值度盤上所指的數值(數字顯示裝置的顯示值)，此值即為衝擊吸收功。
4、記錄資料。
5、整理資料並得出結論。
八、 試驗後期整理
1、 試驗結果對比
由於衝擊試樣尺寸及缺口形狀對衝擊吸收功影響非常大，所以不同型別和尺寸試樣的試驗結果不能直接對比，也不能換算。
2、 衝擊吸收功的有效位數
衝擊吸收功應至少保留2位有效數字，即衝擊吸收功在1ooj及以上時，應是3位數字，如12oj；衝擊吸收功在10～1ooj時，應為2位數字，如75j；衝擊吸收功在loj以下時，應保留小數點後1位數字，一般修約到0.5j，如7.5j，修約方法按gb8170執行。
這樣報告的試驗結果基本上能與試驗測量系統的不確定度相適應，如果過多保留有效位數則誇大了試驗的測量精確度，有效位數不夠則增大了誤差。
3、 試驗特殊情況處理
①由於試驗機打擊能量不足使試樣末完全折斷時，應在試驗資料之前加大於符號「>」，其他情況則應註明「末折斷」 。
②試驗後試樣斷口有肉眼可見裂紋或缺陷時，應在試驗報告中註明。
③試驗中如出現誤操作，或試樣打斷時有卡錘現象時，此時得到的結果已不準確，因此試驗結果無效，應重新補做試驗。
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