西安交通大学材料力学性能试验报告冲击韧性(matlab画的).doc

材料力学性能实验报告 姓名： 班级： 学号： 成绩： 实验名称 实验 缺口冲击韧性实验 实验目的 1.掌握常温及低温下金属冲击试验方法； 2.学会用能量法确定金属冷脆能变温度； 3.了解冲击试验机结构、工作原理及正确使用方法。 实验设备 游标卡尺； 20#钢退火态试样和40Cr调质态试样各三根； JBW-300示波冲击试验机； 液氮，酒精； 温度计。 试样示意图 图1 冲击试验标准试样示意图 实验结果记录 20#退火态和40Cr调质态试样的冲击吸收总功记录见附录。 根据裂纹形成能量、裂纹扩展能量以及总冲击能量，以及冲击记录的示波图，得到， 裂纹萌生功= 裂纹形成能量； 裂纹扩展功=裂纹扩展能量-裂纹形成能量； 裂纹撕裂功=总冲击能量-裂纹扩展能量。 20#退火态和40Cr调质态试样的裂纹萌生功、裂纹扩展功和裂纹撕裂功分别见表1和表2： 表1 20#退火态各试样的裂纹萌生、扩展、撕裂功记录表 试样编号 温度/ 裂纹萌生功/J 裂纹扩展功/J 裂纹撕裂功/J 1-1 20 45.8112 0.4700 1.3370 1-3 20 44.0039 2.2082 20.1731 4-4 20 30.6656 1.7666 15.382 0-2 0 38.8878 0.2872 1.0540 0-3 0 38.8078 0.2678 2.3971 5-3 0 37.4989 0.7339 2.4764 5-2 0 35.4670 0.3494 1.7666 1-4 -30 6.6485 0.3104 2.4001 1-6 -30 6.7921 0.3238 2.8115 表1 40Cr调质态各试样的裂纹萌生、扩展、撕裂功记录表 试样编号 温度/ 裂纹萌生功/J 裂纹扩展功/J 裂纹撕裂功/J 1-2 20 50.2343 1.4006 18.3959 A-1 20 42.0885 2.1613 26.5258 B-3 0 41.405 1.4651 14.6755 D-3 0 33.6908 0.7463 25.8623 5-3 0 39.5793 1.1635 4.5920 5-2 -30 33.9825 1.2214 5.1819 2-2 -30 26.9017 2.6659 29.0364 3-2 -60 32.2844 1.4816 19.5754 2-2 -60 47.6899 0.3546 9.1777 6-3 -90 40.5959 2.3280 10.0549 实验数据处理 根据表1和表2，以及各试样在不同温度下的冲击吸收功，做各试样的冲击吸收总功、裂纹萌生功、裂纹扩展功和裂纹撕裂功与温度的关系曲线，分别得到图2—9八幅图： 图2 20#退火态试样冲击总功与温度关系曲线 图3 20#退火态试样裂纹萌生功与温度关系曲线 图4 20#退火态试样裂纹扩展功与温度关系曲线 图5 20#退火态试样裂纹撕裂功与温度关系曲线 图6 40Cr调质态试样冲击总功与温度关系曲线 图7 40Cr调质态试样裂纹萌生功与温度关系曲线 图8 40Cr调质态试样裂纹扩展功与温度关系曲线 图9 40Cr调质态试样裂纹撕裂功与温度关系曲线 冷脆转变温度 金属韧脆转变温度：有些金属在其使用温度降低时，其塑性、韧性便急剧降低，使材料脆化，冲击值降低，这一现象为冷脆。由于温度降低造成金属由韧性状态转变为脆性状态的温度叫做韧脆转变温度。 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。本实验采用能量准则法测金属的韧脆转变温度，是对冲击吸收功—温度曲线上平台下平台区间规定百分数（η）所对应的温度定义为韧脆转化温度，记为ETTn，例如，冲击吸收功上下平台区间50%所对应的温度记为ETT50，对应的冲击能量记为（AKUmax+AKUmin）/2。 所以，根据附录得到20#退火态试样和40Cr调质态试样的韧脆转变温度为： 20#退火态试样 28.7J对应的温度值为-15.0℃，见图2。 40Cr调质态试样 56.7J对应的温度值为-47.5.0℃，见图6。 试样宏观断口示意图（韧断、脆断） 图10 冲击试样宏观断口示意图 可以看出，冲击试样断口存在三个区域。裂纹源在缺口根部的中央并稍离缺口表面的位置，对塑性较好的材料，裂纹通常沿着两侧和深度的方向稳态扩展，中央部分较深，构成了脚跟形的纤维状区域，然后快速扩展形成放射区。由于缺口一侧受张应力，不开口的一侧受压应力，所以放射区在从拉应力区扩展和压应力区时，裂纹停止扩展，继而