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钢管金属的冲击试验

通过冲击试验测定低碳钢、工业纯铁和T8钢等不同金属在不同温度下的冲击吸收功,测定低碳钢韧脆转化温度,观察比较金属韧脆转变特性。

韧性是材料在弹性变形、塑性变形断裂过程中吸收能量的能力。韧性好的材料在服役条件下不至于突然发生脆性断裂,从而使安全得到保证。
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)。 

用规定高度的摆锤对一系列处于不同温度的简支梁状态的缺口试样进行一次性打击,测量各试样折断时的冲击吸收功。改变试验温度,进行一系列冲击试验以确定材料从人性过渡到脆性的温度范围,称为“冲击试验”。韧脆转变温度就是Ak-T曲线上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)。


1.脆性断裂:材料在低温断裂时会呈现脆性断裂,脆性断裂是一种快速的断裂,断裂过程吸收能量很低,断裂前及伴随着断裂过程都缺乏明显的塑性变形。 

2.韧脆转变:材料在一个有限的温度范围内,受到冲击载荷作用发生断裂时吸收的能量会发生很大的变化。这种现象称为材料的韧脆转变。
 
3.解理断裂:当外加正应力达到一定数值后,快速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、蛇状花样等。 

4.全韧性断口:断口晶状区面积百分比定为0%; 全脆性断口:断口晶状区面积 百分比定为100%; 


5.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,在显微镜下观察断裂试样的断裂面,脆性断裂部分一般呈明暗斑点无归分布,通过测量计算可得出脆性断裂梯形的面积。


在金属冲击试验中,不同钢材的试样表现出不同的力学性能,钢中加入不同的元素可以制成专门用途的钢材器件。
  简单地说,钢就是铁和碳的合金。根据工件的用途差异而加入不同的成分。 
  碳(Carbon):存在于所有的钢材,是最重要的硬化元素。加入碳元素有助于增加钢材的强度。
  铬(Chromium):加入铬元素可增加耐磨损性和硬度,最重要的是增加耐腐蚀性,铬拥有量在13%以上的就可以认为是不锈钢。尽管这么叫,但如果保养不当,所有钢材都会生锈的。
  锰(Manganese):有助于生成纹理结构,增加坚固性和强度以及耐磨损性。在热处理和卷压过程中使钢材内部脱氧。
  钼(Molybdenum):钼是碳化作用剂,能够防止钢材变脆,在高温时保持钢材的强度。
  镍(Nickle):加入镍元素可保持钢的强度、抗腐蚀性和韧性。
  硅(Silicon):加入硅元素有助于增加钢的强度。跟锰一样,硅在钢材的生产过程中用于保持钢的强度。
  钨(Tungsten):加入钨元素可以增强钢的抗磨损性。将钨和适当比例的铬或锰混合可用于制造高速钢(在高速钢M-2中就含有大量的钨)。
  钒(Vanadium):加入钒元素可以增强钢的抗磨损能力和延展性。
    含不同化学成分的钢材,在冲击试验中体现出不同的抗冲击性


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