弯曲冲击实验及韧脆转变温度测定

实 验 报 告课程名称： 材料性能研究技术 成绩： 实验名称： 弯曲冲击实验及韧脆转变温度测定 批阅人： 实验时间：2 实验地点： 实验室 报告完成时间：2 姓 名： 学号： 班级： 材同组实验者： 指导教师：一、实验目的1.了解冲击韧性的含义及其表达方式。

2.掌握金属冲击试验机的操作方法。

3.分析温度对材料韧脆转变的影响，理解金属的低温脆性。

二、实验原理1、冲击试验原理冲击载荷是指载荷在与承载构件接触的瞬间内速度发生急剧变化的情况，即有一定的加载速率的载荷。

冲击韧性是指金属材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功能力，常用标准试样的冲击吸收功K A 来表示。

冲击吸收功K A 值越大，表明材料的抗冲击性能越好。

本试验通过缺口试样的冲击弯曲试验来测量材料的冲击吸收功。

缺口试样的冲击弯曲试验的原理如图1所示，试验是在摆锤式冲击试验机上进行的。

将试样水平放在试验机支座上，缺口位于冲击相背方向上。

然后将具有一定质量m 的摆锤举至一定高度0H ，使其获得一定位能0mgH 。

释放摆锤冲击试样，摆锤的剩余能量为1mgH ，侧摆锤冲击试样失去的位能10-mgH mgH ，即为试样变性和断裂所消耗的功，就是冲击吸收功K A 。

图1 摆锤式冲击试验机 图2 V 形缺口试样 在冲击试验机上实际操作过程中，冲击前先将指针调零，冲击完成后指针自动转向表盘上冲击吸收功K A 所指的刻度处，单位为J ，实验者只需按要求按放好试样，调零和读数即可，不需要测量0H 和1H 的大小。

2、冲击试验试样冲击吸收功K A 值与试样的尺寸、缺口形状和支撑方式有关。

为了便于比较，国标给定了两种缺口的冲击弯曲标准试样，它们是U 形缺口和V 形缺口，本实验使用的是GB/T229-1994规定10×10标准夏氏V 型缺口试样，其尺寸为：形缺口深V 2,551010mm mm mm mm ⨯⨯12mm ，（如图2）这里指出，用V 型缺口试样测定的冲击吸收功用KV A 表示，用U 型缺口试样测定的冲击吸收功用KU A 表示。

韧脆转变温度的测定方法探究
简介
韧脆转变温度是指材料从韧性到脆性转变所需的温度，它对于材料的性能和应用具有重要意义。

本文将探讨一种测定韧脆转变温度的方法。

方法
实验步骤
1. 准备样品：选择需要测定的材料样品。

2. 制备样品：根据需要，将样品制备成适当的形状和尺寸。

3. 测试装置：选择合适的测试装置，例如冲击试验机。

4. 温度控制：调节测试装置中的温度控制系统，设定温度范围并保持稳定。

5. 开始测试：将样品放置在测试装置中，在不同温度下进行冲击试验。

6. 记录结果：记录样品在不同温度下的表现，特别是发生韧脆转变的温度。

7. 分析数据：根据记录的结果，分析得出韧脆转变温度。

注意事项
- 确保测试过程中的温度控制准确可靠。

- 选择合适的样品制备方法，以保证测试结果的准确性。

- 可以重复实验以验证结果的可靠性。

结论
韧脆转变温度的测定方法对于材料性能的研究和应用具有重要
意义。

通过调节温度和进行冲击试验，我们可以确定材料的韧脆转
变温度，为材料的设计和应用提供参考依据。

然而，需要注意的是，不同材料可能存在不同的测试方法和参数，因此在实施测试时需根
据具体情况进行调整。

以上是对韧脆转变温度的测定方法的探究，希望能对相关研究
提供一定的帮助和启示。

韧脆性转变温度的实验测定与分析
引言
韧脆性转变温度是材料科学中一个重要的参数，用来描述材料
的机械性能随温度的变化情况。

本文旨在介绍韧脆性转变温度的实
验测定方法，并对实验结果进行分析。

实验测定方法
1. 样品制备
首先，选择待测材料进行样品制备。

样品的形状和尺寸应符合
实验要求，并且尽量保持一致性。

确保样品表面光滑且无明显缺陷。

2. 实验装置
构建适用于韧脆性转变温度测定的实验装置。

一般来说，该装
置包括温控装置、力学测试设备和数据采集系统。

3. 实验步骤
3.1. 将待测材料样品置于实验装置中，保持温度稳定。

3.2. 对样品施加力或应力，使其发生断裂。

3.3. 实时记录施加力或应力与温度的关系，并记录样品在不同温度下的断裂行为。

4. 数据处理与分析
根据实验结果，可以得到样品在不同温度下的断裂强度曲线。

通过分析断裂强度曲线，可以确定韧脆性转变温度。

结论
韧脆性转变温度的测定是通过施加力或应力，观察样品在不同温度下的断裂行为，从而确定材料的韧脆性转变温度。

本实验方法对研究材料的机械性能变化具有重要意义，可以为材料科学研究提供有力的支持。

参考文献
- 张三, 李四. 韧脆性转变温度实验测定与分析方法[J]. 材料科学与工程, 20XX, XX(X): XX-XX。

弯曲冲击实验及韧脆转变温度测定一、实验目的1. 掌握低温下金属冲击韧性测定的操作方法。

2. 了解温度对金属冲击韧性的影响及确定脆性转变温度T K的方法。

二、实验要求1. 熟悉冲击试验机的操作规程，注意安全。

2. 不得用手指直接触摸断口，冷试样要用钳子夹。

3. 根据材料及组织状态来选规程的摆锤，及时记录数据。

4. 仔细观察断口形貌，粗略判断断裂性质，记录断口草图。

三、实验设备及试样1. 设备、仪器（1）摆锤式冲击试验机（2）冷却装置（冷却介质为酒精加丙酮）2. 试样试样为GB/T229-1994 规定10×10 标准夏氏V 型缺口试样，如图3.1 所示。

材料为45号钢。

图3.1 10×10 标准夏氏V 型缺口试样四、实验原理将不同温度的试样水平放置在试验机支座上（缺口位于冲击相背方向），用有一定高度H1和一定质量m 的摆锤（即其具有一定位能mgH1）在相对零位能处冲断试样，摆锤剩余能量为mgH2,则测得摆锤冲断各不同温度试样失去的位能，即为试样变形和断裂所消耗的冲击吸收功A KV，从而反映温度对金属材料的冲击韧性的影响。

13图3-2 冲击试验原理1-摆锤 2-试样五、实验步骤1. 制备低温介质。

其温度应比实验温度低3℃，以补偿试样从取出到冲断时温度的回升。

实验温度遵照GB2106-80 和GB4159-84 技术标准规定，为室温到-75℃范围内的六种温度。

2. 冷却试样。

试样放入低温介质后，保温时间不应少于15分钟。

3. 检查试验机，校正指针的零点位置。

4. 安装低温试样。

用特制夹子将试样自保温瓶取出放置到冲击试验机支座上，要求动作迅速准确。

（事先可以多次练习以达到要求）5. 进行冲击试验。

6. 冲完后立即读取，记录冲击功A KV值，将指针拨回零位。

7. 找回冲断试样，观察截面断口上各区，并估算各区的面积比。

六、实验注意事项1. 谨防人身安全事故。

参加实验人员一定要集中注意力，保持良好秩序。

韧脆性转变温度的测定与材料性能关系分
析
简介
本文旨在探讨韧脆性转变温度与材料性能之间的关系。

韧脆性
转变温度是指材料在不同温度下从韧性向脆性转变的临界温度。

了
解该温度对于材料应用和工程设计具有重要意义。

温度测定方法
测定韧脆性转变温度可以采用不同的方法，常见的方法包括冲
击试验法、拉伸试验法和剪切试验法等。

每种方法都有其优缺点，
需要根据具体要求选择合适的方法。

材料性能影响因素
材料的韧脆性转变温度受多种因素影响，包括材料的化学成分、晶体结构、加工工艺等。

其中，材料的化学成分对韧脆性转变温度
影响最为明显。

不同的元素含量和相互作用方式会导致材料的韧脆
性转变温度产生变化。

材料应用与韧脆性转变温度的关系
了解材料的韧脆性转变温度有助于确定其适用性和应用范围。

对于需要在低温环境下使用的材料，具有较低的韧脆性转变温度是十分重要的，以确保材料在极端条件下的可靠性。

工程设计与韧脆性转变温度的考虑
在进行工程设计时，需要考虑材料的韧脆性转变温度对系统性能的影响。

如果系统运行温度低于材料的韧脆性转变温度，可能会导致材料的脆断失效，影响系统的可靠性和安全性。

因此，在工程设计中需合理选择材料，并对系统进行综合评估。

总结
韧脆性转变温度与材料性能密切相关，是评估材料性能和适用性的重要参数。

通过了解材料的韧脆性转变温度，可以更好地应用材料，并保证系统的可靠性和安全性。

一、实验数据及处理图1—1 冲击功Ak~温度曲线图1—2 冲击韧性aK~温度曲线图1—3 冲击功Ak~温度曲线求Tk图1—4 冲击韧性aK~温度曲线求Tk二、实验结果分析与讨论1、将每一种试验温度下所得到几个试样aK值，分别记录于附表中，不要取平均值。

将试验过程中所出现的异常现象如实准确记录下来。

答：请见附表数据2、根据试验数据用绘图软件绘制冲击韧性~温度曲线，每一温度下试验的几次aK值要在图上分别定点，然后根据这些试验点的变化趋势描绘出一条aK平均值~温度曲线，确定韧脆转变温度。

答：aK平均值~温度曲线如图1—2所示。

3、试验采用与0.4a Kmax相对应的温度作为T K（DBTT），a Kmax值以室温下全部为纤维状断口的aK值计算。

答：a Kmax=165.827J/cm2，所以0.4a Kmax=0.4×165.827=66.3308 J/cm2，画一条0.4a Kmax的水平线与aK~T曲线相交，用“屏幕上取点”方法得到交点的横坐标为T K=-28.358℃4、用测定脆性断面率（n）的方法确定韧脆转变温度。

脆性断面率~温度曲线中规定的脆性断面率（n）所对应的温度，用FATTn表示（例如脆性断面率为50%所对应的温度记为FATT50），并与用0.4a Kmax方法得到的Tk值相比较。

参考国家标准GB/T12778—1991《金属夏比冲击断口测定方法》。

答:由图可知当n=50%时，FATT50=-13.465℃，要高于DBTT的-28.358℃，5、根据试验数据整理报告，绘制各温度下宏观断口示意图。

答：请见原始数据记录。

三、思考题1、导致低温冲击值不稳定的影响因素有哪些？答：导致低温冲击值不稳定的影响因素有试样温度、加载速率、试样形状和尺寸、试样放置位置。

2、如何消除不稳定因素（并举例说明）。

答：（1）试样温度：在制备低温介质时，其温度要比规定试验温度低3~5℃，以补偿试样从取出到冲断时温度的回升；将低温试样放入冷却装置中冷却，保温时间不应少于15分钟，保证试样内部与表面接近一致；进行冲击试验，将低温冲击试样从冷却装置中取出后应迅速、稳健地放在试验机支座上进行冲击，防止试样温度回升。

韧脆性转变温度的实验测定与分析
引言
韧脆性转变温度是材料力学性能的重要参数之一，对于材料在低温环境下的应用具有重要意义。

本文旨在介绍韧脆性转变温度的实验测定方法及其分析。

实验方法
材料样本准备
首先，选择适合研究的材料，并制备相应的样本。

样本的形状和尺寸应符合实验要求，以确保测试结果的准确性和可靠性。

实验装置
使用专业的实验装置进行韧脆性转变温度的测试。

这些装置通常包括低温槽、加载装置、测温装置等，能够提供所需的温度和加载条件。

实验步骤
1. 将样本置于低温槽中，使其达到所需测试温度。

2. 在设定的温度下，加载样本，通过测量加载过程中的力和位移等参数，记录下实验数据。

3. 在不同温度下重复上述步骤，得到一系列实验数据。

数据分析
通过实验得到的数据，可以进行如下分析：
1. 绘制应力-应变曲线：根据加载过程中的力和位移数据，计算样本的应力和应变，并绘制出应力-应变曲线。

该曲线可以反映材料的弹性行为和塑性行为。

2. 确定韧脆性转变温度：通过观察应力-应变曲线在不同温度
下的变化趋势，确定韧脆性转变温度。

通常，韧性材料在转变温度
下会表现出明显的韧脆转变，即应力-应变曲线会出现陡峭的下降。

结论
通过实验测定和分析，我们可以得到材料的韧脆性转变温度。

这项研究对于了解材料在低温环境下的力学性能具有重要意义，为
相关工程和应用提供依据。

参考文献
[参考文献1]
[参考文献2]。

工程材料实验报告,金属的冲击试验报告金属系列冲击试验报告金属系列冲击试验报告一．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，拟合三种金属韧脆转变温度。

二．基本原理：韧性是材料承受载荷作用导致发生断裂的过程中吸收能量的特性。

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）。

采用系列冲击试验，即测定材料在不同温度下的冲击吸收功，可以确定其韧脆转变温度，即当温度下降时，由韧性转变成脆性行为的温度范围，在Ak-T曲线上表现为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，所谓脆性断裂即材料在极微小甚至没有塑性变形及其预警的情况下所发生的断裂，低倍放大镜下断口形貌往往是光亮的结晶状。

解理断裂：当外加正应力达到一定数值后，以极速率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、舌状花样等。

全韧型断口：断口晶状区面积百分比定为0%；全脆型断口：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，计算出断口解理部分面积，计算出断口晶状区面积百分比三．试验材料、试样、以及设备仪器2.1 按照相关国标标准GB/T229-1994 (金属夏比缺口冲击试验方法)要求完成试验测量工作。

2.2 试验材料：低碳钢、工业纯铁和T8钢。

试样外型尺寸：10mm*10mm*55mm，缺口部位为U型槽。

2.3 试验设备与仪器实验仪器：冲击试样机：JB-30B，冲击试验机的标准打击能量为300J(±10J)，打击瞬间摆锤的冲击速度应为 5.0~5.5m/s。

韧脆转变温度的测定金属韧脆转变温度tk是通过系列冲击试验测定的。

所谓系列冲击试验就是对同一种材料的冲击试样，在一系列不同温度下进行冲击试验，得到不同温度下的冲击吸收功，从而绘制出冲击吸收功或脆性断面率随温度而变化的曲线，见图12-1。

试验时，一般使用标准夏比V型缺口冲击试样。

图12-1 韧脆转变曲线示意图由图12-1可以确定出材料由韧性状态转变为脆性状态的韧脆转变温度。

常用的方法有：1. 断口形貌法由于温度下降时，试样断口上结晶区面积增大，纤维区面积减小，根据两者相对面积的变化，可确定韧脆转变温度。

通常在脆性断面率-温度曲线中规定脆性断面率(n)所对应的温度即为韧脆转变温度tk ，用FATTn表示。

例如脆性断面率为50%所对应的温度记为FATT50。

典型的冲击试样断口形貌包括纤维区、晶状区和剪切唇三部分，测量时剪切唇按纤维区处理。

冲击试样断口的晶状断面率或纤维断面率可采用如下方法测定：(1)对比法。

将冲击试样断口与冲击试样断口纤维断面率示意图比较，见图12-2，估计出纤维断面率，然后计算脆性断面率。

(2)游标卡尺测量法。

按断口上晶状区的形状若能分为矩形、梯形时，见图12-3。

用游标卡尺测量试样断口相应尺寸，由表3-4-2查得纤维断面率后计算脆性断面率。

(3)放大测量法。

把冲击试样断口拍成放大照片，用求积仪测量晶状区面积，也可用低倍显微镜等光学仪器测量晶状区面积。

图12-2 冲击试样断口纤维断面率示意图(4)卡片测量法。

用透明塑料薄膜制成方孔卡片或网格卡片，测量晶状区面积。

根据晶状区面积，用下式计算冲击试样断口的脆性断面率图12-3游标卡尺测量法示意图a)矩形，测a、b值 b)梯形，测a1、a2和b，a=1/2(a1+a2)式中 Ac——断口中晶状区面积(mm2);A——原始横截面积(mm2);CA——脆性(晶状)断面率。

2. 能量准则法能量准则法是以冲击吸收功降低到某一规定数值时所对应的温度作为韧脆转变温度。