材料力学性能05_冲击

硬度和冲击的关系-概述说明以及解释1.引言1.1 概述硬度和冲击是物体力学性质中的两个重要指标，它们在材料科学和工程领域中具有广泛的应用。

硬度指的是材料抵抗局部压力造成的形变或破坏的能力，而冲击则描述了材料在外界冲击下的响应能力。

在实际应用中，硬度常常被用来评估材料的耐磨性、切削性和耐腐蚀性等特性，因为硬度与材料的分子结构、结晶程度和晶格缺陷等密切相关。

硬度测试通常使用一些常见的测量方法，如巴氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等，通过对物体在受力下的形变或破坏情况进行观察和测量来获得硬度值。

而冲击性能则用于描述材料在受到突然冲击或外力作用下的行为。

冲击测试通常会通过将冲击载荷施加到材料样品上，观察其断裂形态和断裂表面分析来评估材料的冲击韧性和强度。

常见的冲击测试方法包括冲击试验机和钢珠冲击法等。

硬度和冲击性能之间存在着一定的关系。

一方面，硬度值一般情况下与材料的韧性呈负相关，硬度较高的材料通常韧性较低，而硬度较低的材料则韧性较高。

这是因为高硬度意味着材料对外力的反抗能力较强，难以形成塑性变形，更容易发生断裂。

另一方面，材料的冲击性能也会受到硬度的影响。

一些高硬度的材料在受到冲击载荷时容易发生断裂，而一些低硬度的材料可能会更好地吸收和分散冲击能量，从而具有较好的冲击性能。

对于工程和科学领域而言，了解硬度和冲击之间的关系具有重要的意义。

通过研究和分析材料的硬度和冲击性能，可以选择合适的材料用于不同应用领域。

同时，对于材料设计和加工工艺的优化也起到了指导作用。

此外，硬度和冲击的关系研究还有助于揭示材料性能背后的物理机制，推动材料科学的发展。

通过深入研究硬度和冲击性能之间的联系，我们可以不断提高材料的耐久性、安全性和可靠性，为各行业带来更多的创新和发展机遇。

1.2文章结构文章结构部分的内容可以描述整篇文章的组织和章节安排，下面是一种可能的写作内容：文章结构:本篇文章将按照以下结构进行论述。

首先，在引言部分，将概述硬度和冲击的基本概念和重要性，介绍本文的研究目的和意义。

金属系列冲击试验一、试验目的1、了解摆锤冲击试验的基本方法2、通过系列冲击试验测定低碳钢、工业纯铁和T8钢在不同温度下的冲击吸收功，测定低碳钢韧脆转化温度，观察比较金属韧脆转变特性。

二、实验原理韧性是材料在弹性变形、塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。

韧性好的材料在服役条件下不至于突然发生脆性断裂，从而使安全得到保证冲击吸收功的测量原理为冲击前以摆锤位能形式存在的能量中的一部分被试样在受冲击后发生断裂的过程中所吸收。

摆锤的起始高度与它冲断试样后达到的最大高度之间的差值可以直接转换成试样在冲断过程中所消耗的能量，试样吸收的功称为冲击功（Ak）。

用规定高度的摆锤对一系列处于不同温度的简支梁状态的缺口试样进行一次性打击，测量各试样折断时的冲击吸收功。

改变试验温度，进行一系列冲击试验以确定材料从人性过渡到脆性的温度范围，称为“系列冲击试验”。

韧脆转变温度就是Ak-T曲线上Ak值显著降低的温度。

曲线冲击功明显变化的中间部分称为转化区，脆性区和塑性区各占50%时的温度称为韧脆转变温度（DBTT）。

当断口上结晶或解理状脆性区达到50%时，相应的温度称为断口形貌转化温度（FATT）。

脆性断裂：材料在低温断裂时会呈现脆性断裂，脆性断裂是一种快速的断裂，断裂过程吸收能量很低，断裂前及伴随着断裂过程都缺乏明显的塑性变形。

韧脆转变：材料在一个有限的温度范围内，受到冲击载荷作用发生断裂时吸收的能量会发生很大的变化。

这种现象称为材料的韧脆转变。

解理断裂：当外加正应力达到一定数值后，快速沿特定晶面产生的穿晶断裂现象称为解理；解理断口的基本微观特征是台阶、河流、蛇状花样等。

全韧性断口：断口晶状区面积百分比定为0%；全脆性断口：断口晶状区面积百分比定为100%；韧脆型断口：断口晶状区面积百分比需用工具显微镜进行测量，在显微镜下观察断裂试样的断裂面，脆性断裂部分一般呈明暗斑点无归分布，通过测量计算可得出脆性断裂梯形的面积。

三、试验材料、试样试验材料：低碳钢、工业纯铁和T8钢试样：本次试验采用的国家标准为GB/T229-1994金属夏比缺口冲击试验方法，试样为U型试样，试样的长度为55mm,横截面为10mm*10mm的方形截面。

材料力学性能材料力学性能是指材料在外力作用下所表现出的力学特性，包括材料的强度、韧性、硬度、塑性等。

这些性能直接影响着材料在工程领域的应用，因此对材料力学性能的研究和评价显得尤为重要。

首先，强度是材料力学性能中的重要指标之一。

材料的强度是指材料抵抗外力破坏的能力，通常用抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等来表示。

不同材料的强度差异很大，例如金属材料的强度通常较高，而塑料和橡胶等材料的强度相对较低。

材料的强度直接影响着材料在工程中的承载能力和使用寿命。

其次，韧性是衡量材料抵抗断裂的能力。

韧性高的材料在受到外力作用时能够延展变形而不易断裂，这对于一些需要承受冲击或振动载荷的工程结构来说尤为重要。

例如，航空航天领域对材料的韧性要求较高，以确保飞行器在受到外部冲击时能够保持结构完整。

此外，硬度是材料力学性能中的重要参数之一。

材料的硬度是指材料抵抗划痕和压痕的能力，通常用洛氏硬度、巴氏硬度等来表示。

硬度高的材料通常具有较好的耐磨性和耐腐蚀性，适用于一些对材料表面要求较高的工程领域，例如汽车制造、船舶建造等。

最后，塑性是材料力学性能中的重要特性之一。

材料的塑性是指材料在受到外力作用时能够发生塑性变形而不断裂，这对于一些需要进行成形加工的工程材料来说尤为重要。

例如，金属材料的塑性使其能够通过锻造、轧制等工艺进行成形，从而制备出各种复杂的零部件。

综上所述，材料力学性能是材料工程领域中的重要研究内容，不同的材料力学性能对材料的应用具有重要的影响。

因此，对材料力学性能的研究和评价具有重要的意义，可以为工程领域的材料选择和设计提供重要的参考依据。

材料的力学性能材料的力学性能是指材料在外力作用下的力学行为和性能表现。

力学性能是材料工程中非常重要的一个指标，它直接关系到材料的使用寿命、安全性和可靠性。

材料的力学性能主要包括强度、韧性、硬度、塑性、蠕变等指标。

首先，强度是材料抵抗外力破坏的能力。

常见的强度指标包括抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等。

抗拉强度是材料在拉伸状态下抵抗断裂的能力，抗压强度是材料在受压状态下抵抗破坏的能力，抗弯强度是材料在受弯曲状态下抵抗破坏的能力。

强度指标直接反映了材料的抗破坏能力，是衡量材料力学性能的重要参数。

其次，韧性是材料抵抗断裂的能力。

韧性是指材料在受外力作用下能够吸收大量的变形能量而不断裂的能力。

韧性好的材料具有良好的抗冲击性能和抗疲劳性能，能够在外力作用下保持良好的形状和结构完整性。

再次，硬度是材料抵抗划痕和穿刺的能力。

硬度是材料抵抗外界硬物划破或穿透的能力，是材料抵抗局部破坏的重要指标。

硬度高的材料通常具有较好的耐磨性和耐磨损性能，能够在恶劣环境下保持较长时间的使用寿命。

此外，塑性是材料在受力作用下发生形变的能力。

塑性好的材料能够在外力作用下产生较大的变形，具有良好的加工性能和成形性能。

材料的塑性直接影响到材料的加工工艺和成型工艺，是材料加工和成形的重要指标。

最后，蠕变是材料在长期受力作用下发生变形和破坏的现象。

蠕变是材料在高温、高压、长期受力作用下产生的一种渐进性变形和破坏，是材料在高温高应力环境下的重要性能指标。

综上所述，材料的力学性能是衡量材料质量和可靠性的重要指标，强度、韧性、硬度、塑性和蠕变是材料力学性能的重要方面。

在材料设计、选材和工程应用中，需要充分考虑材料的力学性能，选择合适的材料以满足工程需求。

同时，通过合理的材料处理和改性，可以改善材料的力学性能，提高材料的使用寿命和安全可靠性。

材料冲击强度说明———关于样品厚度厚冲击强度反而小的解析直接反映、评价或判断一种材料（或者产品）的抵抗冲击能力（脆性、韧性程度），目前业界比较流行用三种方法：简支梁冲击（也称Charpy冲击）、悬臂梁冲击（也称IZOD冲击）和落球（或者落锤）冲击。

前两种方法（简支梁和悬臂梁）主要用来判断材质本身在冲击性能方面的好差，这两者没有实质的联系，区别在于悬臂梁的冲击程度厉害一点，用简支梁冲不断的材料一般会选用悬臂梁冲击；落球或落锤冲击反映的是产品本身的抗冲性能（一个产品的抗冲能力由材质、厚度、结构等多种因素决定）。

这三种冲击由于所选用的试验条件的不同（如试样规格、跨距形式、冲击方式、冲击速度、缺口类型等），又引发出多种试验项目，如：低温冲击、高温冲击、无缺口冲击、缺口冲击、贯层冲击等等。

下面主要介绍简支梁冲击强度与悬臂梁冲击强度简支梁冲击强度与悬臂梁冲击强度表示的是材料单位面积内吸收的能量，吸收的越多，就表示材料抗冲能力越好。

两种冲击示意图：冲击结果反映形式：◆简支梁或悬臂梁冲击强度：a=A b∗d×103●a: 简支梁或悬臂梁冲击强度，单位：KJ/m2（千焦每平方米）●A:试样吸收的冲击能量，J●b:试样宽度，mm●d:试样厚度（如果是缺口冲击，厚度减去缺口后剩余厚度），mm◆悬臂梁冲击强度还有人喜欢采用另一种表示方法: a=A d●a: 悬臂梁冲击强度，单位：KJ/m●A:试样吸收的冲击能量，J●d:试样厚度（如果是缺口冲击，厚度减去缺口后剩余厚度），mm◆kgf.cm/cm为非法定单位，大约换算关系：1 KJ/m=100kgf.cm/cm从计算公式可以知道，试验时所选择试样的规格（厚度、宽度、有无缺口等）对试验结果会有影响；更进一步探讨的话，试验时的温度、选择的冲击能量、冲击速度、跨距等等都会影响试验结果；理论上来说，所用试样的宽度、厚度越大，所吸收的冲击能量A（单位：J）越大，但是相应的b*d（冲击面积）也大（冲击面积与冲击能量的关系比较复杂，影响因素较多，不是成线性正比的关系），这样得出的冲击强度在不同厚度之间虽然有偏差，但不会很大，而且不一定是厚度厚的试样冲击强度就高（冲击强度只是反映材质本身，判断材料某一个厚度的抗冲能力，可以比较其所吸收的冲击能量A的大小）。

材料冲击实验材料冲击实验是一种常见的实验方法，用于测试材料在受到外部冲击时的性能表现。

这种实验可以帮助工程师和科学家们评估材料的强度、韧性和耐久性，从而指导材料的设计和选用。

在本文中，我们将介绍材料冲击实验的基本原理、常见的实验方法以及实验结果的分析与应用。

首先，让我们来了解一下材料冲击实验的基本原理。

在材料受到冲击时，会产生应力和应变，这些应力和应变会影响材料的性能。

通过对材料在受到冲击时的应力和应变进行测量和分析，可以得到材料的冲击性能参数，如冲击强度、断裂韧性等。

这些参数对于评估材料的抗冲击能力和耐久性至关重要。

接下来，我们将介绍几种常见的材料冲击实验方法。

首先是冲击试验机法，这是一种通过冲击试验机对材料进行冲击加载的方法。

通过对试样在不同冲击载荷下的表现进行观察和记录，可以得到材料的冲击性能参数。

其次是冲击落球法，这是一种利用自由落体冲击试样的方法。

通过观察试样在不同高度落球冲击下的表现，可以评估材料的抗冲击能力。

此外，还有冲击压痕法、冲击拉伸法等不同的实验方法，它们各有特点，可以针对不同类型的材料和不同的应用场景进行选择和应用。

最后，让我们来谈谈实验结果的分析与应用。

通过对材料冲击实验的结果进行分析，可以了解材料在受到冲击时的性能表现，从而为材料的设计和选用提供参考依据。

例如，在航空航天、汽车、建筑等领域，对材料的抗冲击能力有着严格的要求，通过材料冲击实验可以评估材料是否符合要求，并进行必要的改进和优化。

此外，材料冲击实验还可以帮助科学家们深入了解材料的本质和行为规律，为材料科学的发展提供重要的实验数据和理论支持。

综上所述，材料冲击实验是一种重要的实验方法，对于评估材料的抗冲击能力和耐久性具有重要意义。

通过对材料冲击实验的原理、方法和结果进行深入的了解和分析，可以为材料的设计和选用提供科学依据，推动材料科学的发展和应用。

希望本文能够对材料冲击实验有所帮助，也欢迎大家对材料冲击实验进行更深入的研究和探讨。

山东省轻工工程学校教案1-电机；2-皮带轮；3-摆臂；4-杆销；5-摆杆； 6-摆锤；7-试件；8-指示器；9-电源开关；10-指示灯图1 冲击试验结构及原理图摆锤在A 处所具有的势能为：E=GH=GL(1-COS α) (1) 冲断试样后，摆锤在C 处所具有的势能为：E 1=Gh=GL(1-COS β) (2) 势能之差E-E 1,即为冲断试样所消耗的冲击功A K :A K =E-E 1=GL(cos β-cos α) (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。

三﹑实验设备及试样1．JB-300/150手动冲击试验机，摆锤预扬角135°，冲击速度约5m/s 。

2．游标卡尺3．实验试样：若冲击试样的类型和尺寸不同，则得出的实验结βα果不能直接比较和换算。

因此，实验试样应严格控制其形状、尺寸精度及表面粗糙度。

试样缺口底部应光滑、无与缺口轴线平行的明显划痕。

四﹑实验步骤1．测量试样的几何尺寸及缺口处的横截面尺寸。

2．根据估计材料冲击韧性来选择试验机的摆锤和表盘。

3．试验前必须检查试验机是否处于正常状态，各运转部件及其紧固件必须安全可靠。

4．如下图安装试样。

使试样缺口背对刀刃，平放并挨紧在两个钳口支座上，用找正板找正，使试样缺口正好位于钳口跨距中间对正冲击刀刃。

5、进行试验。

将摆锤举起到高度为H处并锁住，然后释放摆锤，冲断试样后，待摆锤扬起到最大高度，再回落时，立即刹车，使摆锤停住。

值。

取下试样，观察断口。

试验6、记录表盘上所示的冲击功AKU完毕，将试验机复原。

7、冲击试验要特别注意人身的安全。

五﹑实验结果处理1.计算冲击韧性值αK.αK=(J/cm2) (4)式中，AKU 为U型缺口试样的冲击吸收功(J)；S为试样缺口处断面面积(cm2)。

冲击韧性值αK是反映材料抵抗冲击载荷的综合性能指标，它随着试样的绝对尺寸，缺口形状，试验温度等的变化而不同。

材料冲击强度材料冲击强度是指材料在受到外部冲击或冲击载荷作用下的抗冲击能力。

在工程实践中，材料的冲击强度是一个非常重要的指标，特别是在设计和制造一些需要承受冲击载荷的零部件或结构时，冲击强度的优劣直接关系到产品的使用安全和性能稳定性。

材料的冲击强度受到多种因素的影响，主要包括材料的组织结构、化学成分、热处理工艺等。

首先，材料的组织结构对冲击强度有着重要的影响。

晶粒的尺寸和形状、晶界的分布、孪生等都会对材料的冲击强度产生影响。

例如，在金属材料中，晶粒细小、均匀分布的材料通常具有较高的冲击强度。

其次，材料的化学成分也是影响冲击强度的重要因素。

合金元素的加入可以改变材料的晶粒结构和强度，从而影响材料的冲击强度。

此外，热处理工艺也可以通过改变材料的组织结构和性能来影响其冲击强度。

在工程实践中，为了评定材料的冲击强度，通常会进行冲击试验。

常见的冲击试验方法包括冲击试样悬臂梁试验、夏比冲击试验等。

通过这些试验，可以得到材料在受到冲击载荷作用下的应力应变曲线，从而评定材料的冲击强度。

在进行冲击试验时，需要注意试验条件的选择和控制，以确保试验结果的准确性和可靠性。

在实际工程中，为了提高材料的冲击强度，可以采取多种措施。

首先，优化材料的组织结构和化学成分，选择合适的热处理工艺，可以有效提高材料的冲击强度。

其次，通过改变材料的形状和几何尺寸，设计合理的结构，也可以提高材料的冲击强度。

此外，采用表面强化技术，如喷丸强化、表面渗碳等，也可以有效提高材料的冲击强度。

总之，材料的冲击强度是一个重要的材料力学性能指标，对于确保产品的使用安全和性能稳定性具有重要意义。

在工程实践中，我们需要深入理解材料的组织结构和性能，合理选择材料和工艺，以提高材料的冲击强度，从而满足产品的设计要求。