第四章~金属材料之物理性质及机械性质(ii).pdf

§4-4-4 衝擊試驗 (Impact Test) ※衝擊試驗目的有二： 1. 決定材料在使用中耐受衝擊的能力。 2. 以冶金學上的觀點判定金屬的品質。 ※ 由衝擊試驗的結果，可以推算材料之韌性 或( 脆性程 度) 、凹痕感度 (notch sensitivity)及試驗溫度 對材質影 響等特性；此外，尚可用以決定那一種製造程序可以 產生韌性最大的材料。 後者在需用不同的熱處理以得到預定硬度 與彈性強 度值之鐵類合金尤顯重要。 ※衝擊試驗分效用衝擊試驗(utility impact test)及標準 衝擊試驗 (standard impact test) 兩類。 ※ 效用衝擊試驗用以檢查脆性 之存在或材料之相對韌 性 ，常施於鋼軌 、螺桿 、扣件 、齒輪及其齒部以及非 金屬材料如：混凝土、石材、木材、搪瓷、塑膠等。 ※標準衝擊試驗依荷重之不同有三種： 1. 樑試驗法(最為常用) 2. 拉伸試驗法 3. 扭轉試驗法 ※樑試驗法又可分為兩種： 1. 愛曹特(Izod)試驗法 ：為固定一端成肱樑 。 2.夏比 (Charpy)試驗法 ：為固定二端，衝擊荷重加 於中央，成一簡單樑 。 ※ 新式的衝擊試驗機可作夏比及 愛曹特兩種試驗，有 些甚至還可作拉伸衝擊試驗 。 ※機器的構造可以分成三大部份： 1.由軸承安裝，可自由擺動的重擺 。 2.由支架與承載試樣的虎鉗或砧組成的承載部份 。 3.測定並記錄擺角之裝置。 ※夏比及 愛曹特試驗之試樣皆銑有一 V型或鑰孔形 (keyhole)─或U型缺口(notch) ，以使斷裂發生於局部 ─缺口根部，確保試驗結果之一致。 愛曹特試驗法 夏比試驗法 主要不同點，在於試樣支撐方式 、衝擊部位及試樣缺口型式 1.試樣具有 V型缺口(缺 1.試樣常銑成鑰孔形缺口(位於試樣 口並 不在試樣中央 ) ，並中央 ) ，由於兩端支撐，故毋須以虎 須以虎鉗夾緊一端成肱 鉗夾緊。 樑，故須較長。 2. 尚可進行 拉伸衝擊試驗 ，此時試 2. 對於韌性金屬，或以 樣係以螺栓固定於擺錘後面 ，與擺 具有V型缺口之試樣比夏 錘一同擺下者。 比試驗為佳。 3. U型缺口因係圓底，無法使能量 大幅集中，故適於斷裂時吸收能量 低的金屬 ，但由於其缺口深，可以 消除表面效應的影響優點( ) 。 ※ 任何在截面上的驟然變化均會 使材料發生不同的反應，缺口 試樣衝擊試驗正可用以探討材 料這種稱為「凹痕感度 」的反 應。極脆之金屬或塑膠材料， 試樣可不用缺口，因它一遭受 突然應力時，即已發生脆性損 壞 。 ※高溫爐→加熱；寒劑→冷卻。 ※寒劑 ：乾冰固態之( CO ) ，其熔點約−70 °C 。 2 溶於 丙酮可得凝固溫度 −94.3 °C 、 溶於甲醇可得 −97.1 °C 、 溶於 乙醇可得 −114.15 °C 、 溶於戊烷可得 −130.8 °C之低溫。 由乾冰之溶入量可控制溶劑之適當溫度。 可測出金屬材料由韌性轉變為脆性之轉脆溫度 (transition temperature) ，此溫度愈低之材料韌性愈 佳。 ※ 材料之衝擊強度係以破斷時，單位斷面積所吸收之 能量為準，此能量係以擺錘在衝擊前後之高度差 (位 能差計算之 ) ，單位為kgf-m ( 愛曹特或) kgf-m/cm2 夏( 比試驗法) 。 W ：擺錘重量