实验项目三　冲击试验

一、实验目的

①了解冲击试验机的主要构造及操作方法。

②初步掌握金属材料韧性的测定方法。

③初步建立碳钢的含碳量与其冲击韧度间的关系。

二、实验设备

冲击试验主要设备和用品为冲击试验机和测量试样尺寸用的游标卡尺。 冲击试验机有手动和半自动两种。 图3．1为手动摆锤式冲击试验机的外形结构。

试验时，先将手柄5拨至“预备”位置，然后将摆锤7稍加抬起并固定后，把试样放在支座钳口1上，再把摆锤抬到试验高度，使插销插入摆轴6的支槽内，待一切准备完毕后，将手柄由“预备”位置拨至“冲击”位置，这时摆锤就以摆轴为旋转中心而自由下落。

当摆锤冲断试样后，其剩余能量又使摆锤向另一方向扬起一定高度，这时将手柄再拨至“停止”位置，使摆捶停止摆动。

试样的冲击吸收功Ak值由指针4指示。因为当摆锤自由下落时，待拨针碰到指针时，又带动指针一起转动。 但当摆锤回摆，拨针2反转时，指针停止不动。 这时指针在刻度盘3上指出的读数，即为试样所承受的冲击吸收功值。

半自动摆锤式冲击实验机的构造原理与手动的基本相同，但摆锤的上扬挂摆下落冲击和制动等均由电气机械控制，免去了人工扬摆的劳动。

三、实验原理

一次冲击弯曲试验是测定金属材料韧性的常用方法。 它是将一定尺寸和形状的金属试样放在试验机的支座上，再将一定质量的摆锤升高到一定高度，使其具有一定位能，然后让摆锤自由下落将试样冲断。摆锤冲断试样所消耗的能量即为冲击吸收功Ak，Ak值的大小代表金属材料韧性的高低。但习惯上仍采用冲击韧度αk值表示金属材料韧性。αk是用冲击吸收功Ak除以样式断口处的原始横切面积S来表示的。

退火状态碳钢的韧性随着含碳量的增加而下降。

四、实验步骤

①检查试样有无缺陷，试样缺口部位一般不能划伤或锈蚀。

按《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》（GB／T229—2007）的规定，冲击试验标准试样有夏比U形缺口试样和夏比V形缺口试样两种。 习惯上，U形缺口试样简称梅式试样，V形缺口试样简称夏式试样。 两种试样的尺寸及加工要求如图3．2和图3．3所示。

每实验小组所用的实验试样为退火状态的低碳钢、中碳钢、高碳钢冲击试样各一根，材料分别采用20钢、45钢和T12钢。

②用精度不低于0．02mm的量具测量试样缺口处的断面尺寸，并记下测量数据。

③检查摆锤空打时的指针是否指零（即摆锤自由地处在铅垂位置时，使指针紧靠拨针并对最大打击能量处，然后扬起摆锤空打，指针指示零位），其偏离不应超过最小分度的1／4。

④放置冲击试样。 试样应紧贴支座，并使试样缺口背向摆锤的刀刃，然后用找正样板使试样处于支座的中心位置。

⑤按冲击试验机的操作顺序将冲击试样冲断。

⑥读出指针在刻度盘上指出的冲击吸收功Ak值，并做好记录。

⑦观察试样的断口特征。

五、注意事项

①在试验机摆锤运动的平面内，严禁站人，以防因摆锤运动或冲断的试样飞出伤人。

②未经许可不准随便搬动摆锤和控制手柄。

③在装置冲击试样时，应将摆锤用支架支住。 切不可将摆锤抬高到预备位置，以防摆锤偶然落下时造成严重事故。

④当手柄在“预备”位置，摆锤已上扬至预定的试验高度后，应平稳缓慢地将手放开，并使插销插入摆轴的槽内，以防放手过急而冲断插销。

⑤当试样被冲断而摆锤尚在摆动时，不能将手柄拨回至“预备”位置，以防插销的头部与摆锤发生摩擦或插销有可能插入摆锤的槽内而被冲断。

⑥试样冲断时如有卡锤现象，则数据无效。

六、思考题

①梅式试样与夏式试样有何区别？

②当摆锤回摆，拨针反转时，指针会不会跟着反转？

③20钢与45钢哪个韧性好？ 为什么？