实验七 材料的冲击实验 一、实验目的 1) 掌握常温与低温下材料冲击性能的实验方法。 2) 测定金属和高分子材料的冲击吸收功（冲击韧性），观察分析两类材料的冲击断口形貌，并用能量法或断口形貌法确定金属材料的冷脆转变温度tK。 3) 熟悉冲击试验机的结构、工作原理及正确使用方法。 二、实验原理 材料冲击实验是一种动态力学实验，它是将具有一定形状和尺寸的U型或V型缺口的试样，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αK的一种实验方法。 1）冲击实验原理 冲击实验通常在摆锤式冲击试验机上进行，其原理如图 2-7-1 所示。实验时将试样放在试验机支座上，缺口位于冲击相背方向，并使缺口位于支座中间（图2-7-1b）。然后将具有一定重量的摆锤举至一定的高度H1，使其获得一定位能mgH1。释放摆锤冲断试样，摆锤的剩余能量为mgH2，则摆锤冲断试样失去的势能为mgH1-mgH2。如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 = mg（H1 -- H2） AK的具体数值可直接从冲击试验机的表盘上读出，其单位力J。将冲击吸收功AK除以试样缺口底部的横截面积SN(cm2)，即可得到试样的冲击韧性值αK （J/cm2）： αK = AK / SN对于Charpy 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αKU和αKV表示。 αK作为材料的冲击抗力指标，不仅与材料的性质有关，试样的形状、尺寸、缺口形式等都会对αK值产生很大的影响，因此αK只是材料抗冲击断裂的一个参考性指标。只能在规定条件下进行相对比较，而不能代换到具体零件上进行定量计算。 2）低温系列冲击实验 低温系列冲击实验是对体心立方的中、低强度结构钢的标准夏比冲击试样，从高温(通常为室温)到低温的一系列温度下进行冲击实验，以测定材料的冲击吸收功随温度变化的规律（图 2-7-2），从而揭示材料的低温脆性倾向，确定材料的冷脆转变温度tK。在温度较高时，冲击功较高，存在一上平台，称为高阶能，在这一区间表现为暗灰色、纤维状的韧性断裂。在低温范围，冲击功很低，表现结晶状的脆性断裂，冲击功的下平台称为低阶能；在高阶能和低阶能之间，存在一很陡的过渡区，该区的冲击功变化较大，冲击功由高阶能转变为低阶能，断口形式也由纤维状断口经过不同比例的纤维状/结晶状混合断口过渡为结晶状断口。此温度范围即为冷脆转变温度区间。 （a）冲击试验机的结构图 （b）冲击试样与支座的安放...
