系列冲击试验

金属系列冲击试验金属系列冲击试验 一 一 试验目的与要求试验目的与要求 通过测定低碳钢 工业纯铁和 T8 钢在不同温度下的冲击吸收功 观察比较 金属韧脆转变特性 参照 GB229 金属夏比缺口冲击试验方法 同时结合夏比冲击试验归纳总结 降低金属韧性的致脆因素 二 二 试验材料 试样与试验设备试验材料 试样与试验设备 1 1 试验材料与试样 试验材料与试样 试验材料 低碳钢 工业纯铁和 T8 钢 试样 按照国标要求加的工夏比缺口试样 其长度为 55mm 横截面为 10mm 10mm 的正方形 缺口为 2mm 深 2mm 宽的 U 型槽 具体尺寸及公差在下 图中示出 2 2 试验仪器与设备 试验仪器与设备 1 冲击试验机 型号 JB 300B 2 电子温度计 根据国标其误差不得大于 0 1 3 保温瓶 介质 液氮 样品夹等 4 工具显微镜 三 三 试验步骤或程序试验步骤或程序 1 检查试验机是否正常 2 对样品进行必要的升温和降温 对于需要升温的样品 在保温瓶中放入 样品 样品夹和电子温度计后 加入热水 再缓慢加入适量的凉水搅拌 使温 度分别稳定在 80 20 2 盖上保温盖 保温 5 分钟 对于需要降温 的样品 在保温瓶中放入样品 样品夹和电子温度计后 加入凉水 再加入适 量液氮 使温度分别稳定在 0 20 30 40 60 2 保 温 5 分钟 3 将样品拿出 记下温度计示数 作为样品冲击温度 冲击试样 记下冲 击功 当样品未被冲断时 在冲击功前加 4 观察并绘制断口形貌 在工具显微镜下测量断口脆性区各方向上的长度 和高度 计算出脆性区面积 并根据公式 100 计算出脆性断面 脆性区面积 断口横截面积 率 5 根据以上数据分别做出低碳钢 工业纯铁和 T8 钢的试验温度与冲击吸 收功和脆性断面率 进行分析和讨论 四 四 实验数据实验数据 第一组试验第一组试验 温度温度 75180 20 30 40 60 AK J 256 282 1401201008041416 Q235 0024 2414967100100100 AK J26171255 T8 100100100100100 AK J28028515 58 纯铁纯铁 00100100 第二组试验第二组试验 温度温度 82190 10 20 29 40 60 AK J 300 285140133105851064 Q235 002739576764 78100 AK J35251667 53 T8 100100100100100100 AK J245 3005 57 纯铁纯铁 00100100 本人所拿试样为 Q235 钢 在 40 时冲击功为 4J 断口形貌为颗粒状亮白 色 全部为脆性断裂区域 100 五 五 数据处理数据处理 用 origin 对以上数据进行处理 选择合适的函数画出冲击功 温度 脆性 断面率的图像 所得图像如下图所示 1 Q235 钢 由图可知 试验所用 Q235 钢的 ETT50大约为 3 FATT50大约为 18 两值比较接近 故 Q235 钢的 DBTT 为 18 3 2 T8 钢 由于 T8 钢的脆性断面率恒为 100 故不存在 DBTT 3 纯铁 由图可知 试验所用纯铁的 ETT50大约为 37 FATT50大约为 37 两 值相等 故纯铁的 DBTT 为 37 六 六 结果分析与讨论结果分析与讨论 1 冲击试验中致脆因素 1 冲击温度 如数据处理中的图像所示 在一般情况下 降低温度会使材料脆性增加 本实验中的Q235钢 纯铁样品的脆性断面率均随冲击温度的下降而上升 冲击 功随温度的下降而下降 2 缺口形貌 本次试验选用 U 型缺口 其缺口尖端受力状态不同于 V 型缺口 故在其他 条件相同的情况下 不同缺口会产生不同的冲击功和脆性断面率 3 载荷的加载速率 一般情况下 加载速度越大会使材料脆性增加 反之韧性增加 4 材料自身 样品本身的化学成分 含碳量 晶体结构 金相组织 晶粒度 轧制织构 和夹渣 偏析 裂纹等冶金缺陷以及过热 过烧 回火脆性等热加工缺陷都会 对样品的冲击性能产生影响 2 含碳量对材料脆性的影响 T8 钢含碳量为 0 75 0 84 Q235 钢含碳量为 0 17 0 24 纯铁含碳量 小于 0 02 纵向比较 Q235 钢 T8 钢 纯铁在相同温度下的冲击功和脆性断面 率可知 在其他条件相同情况下 含碳量越高 材料的冲击功越小 脆性断面 率越大 也就是脆性增强 韧性降低 七 七 实验结论实验结论 由以上试验可知 对于给定的样品 纯铁的 DBTT 为 37 Q235 钢的 DBTT 为 18 3 T8 钢由于碳含量过高 一直表现为脆性断裂 所以不存在韧脆 转变区间 对于有明显韧脆转变现象的金属和合金 降低温度会使材料脆性增加 韧 性下降 缺口形貌 载荷的加载速率以及材料自身结构也都是材料冲击试验中 致脆因素 在其他条件相同情况下 合金含碳量越高 脆性越强 韧性越低 八 八 实验误差实验误差 1 在对试样进行加热或冷却时 由于保温措施控制不当 试样的温度总 会偏离预计的温度 造成试样的实际试验温度与理论温度有一定差距 引起误 差 2 在将试样从保温瓶中移出到安装在支架上的时间过长 也会造成冲击 温度偏离预计的温度 可用过冷或过热的方法解决这一问题 3 测量的实验数据太少 国标规定 在某个温度段 需要至少3个试样 测定冲击吸收功 4 在计算脆性区面积的时候 剪切唇区属于韧断区 但是在工具显微镜 下很难分辨 造成测量的到的脆性断面率变大 而且脆性区一般为一个不规