一、冲击韧性试验
一次弯曲试验通常在摆锤式冲击试验机上进行,其原理如图1-7所示。
图1-7 摆锤式冲击试验原理图
冲击试验采用矩形缺口试样,试验时将试样安放在试验机的支座上,缺口背对着摆锤,将质量为M的摆锤抬升到H高度,使摆锤具有势能MgH(g为重力加速度),然后释放摆锤冲断试样。摆锤冲断试样后依靠惯性运动到h高度瞬间静止,此时摆锤的势能为Mgh。如果忽略冲击过程中各种能量损失(空气阻力及摩擦等),MgH-Mgh就是摆锤冲断试样所消耗的能量,即试样变形和断裂过程中所消耗的功,称为冲击吸收功,以AK表示。
AK=Mg(H-h)。
冲击吸收功的值AK可直接由试验机的刻度盘上直接读出,其单位为焦耳(J)。
为了使试验结果具有可比性,国家标准GB/T229-1994规定冲击试验采用夏比U形缺口试样和夏比V形缺口试样。两种试样的尺寸及加工要求如图1-8及图1-9所示。根据两种试样缺口的形状,冲击吸收功分别用AKU和AKV表示。
缺口的作用是:在缺口附近造成应力集中,使塑性变形局限在缺口附近不大的体积范围内,并保证在缺口处发生破断,以便正确测定材料承受冲击载荷的能力。同一种材料,试样缺口愈深、愈尖锐,塑性变形的体积愈小,冲击功愈小,材料表现出的脆性愈显著。正因为这样,不同类型和不同尺寸试样的冲击值,不能相互换算和直接比较。
一般把冲击吸收功值低的材料称为脆性材料,冲击吸收功值高的材料称为韧性材料。脆性材料在断裂前无明显的塑性变形,断口较平直、呈晶状或瓷状,有金属光泽;而韧性材料在断裂前有明显的塑性变形,断口呈纤维状,无光泽。
图1-8 夏比U形缺口试样
图1-9 夏比V形缺口试样
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