衝擊試驗

一、        實驗目的
1.        對刻有凹溝的試片施以衝擊，試片破壞時所受能量的大小即為材料的韌性。由韌性的高低可判斷材料在使用是否會發生脆性破壞。
2.        研究衝擊值間與破斷面之情況。
3.        瞭解材料之韌性與溫度的關係。
二、    實驗設備
1.        夏丕（Charpy）衝擊試驗機，如圖一所示。
2.        游標尺、低溫保溫設備、電熱壺、放大鏡。
三、      實驗材料
鋁銅合金、碳鋼
四、        實驗原理
1.        Charpy 衝擊試驗原理
試驗時，將試片放置於衝擊試驗機之平台上，然後將已放在一定高度之擺錘使之自由落下，進而對試片產生衝擊。利用擺錘的重量及衝擊試片前後擺錘之高度差，計算出試片斷裂所吸收之能量，此值即為材料的韌性。
圖為一衝擊試驗原理示意圖。將一已知重量的擺錘升高至h1高度，釋放後，當其到達最低點位置時，則其位能全部轉為動能，衝斷試片後，一部分能量被試片吸收，剩餘之能量將使擺錘繼續升高至h2高度。
假設
W＝擺錘重量（kg）
R＝擺擺錘的重心到迴轉中心的距離
h1＝撞擊前擺錘之高度
h2＝撞擊後擺錘升高之高度
α＝擺錘預定落下位置的角度
β＝擊斷試片後，擺錘自由上升的角度
擺錘原有位能＝Wh1＝WR(1－cosα)
擺錘餘留位能＝Wh2＝WR(1－cosβ)
假如不考慮衝擊過程的摩擦損失和試片由墩座飛出十的能量損失，則試片破斷時所吸收的能量ΔE為：
ΔE＝W(h1－h2)＝WR(cosβ－cosα)
上式中W、R、α皆為已知數，所以只要由儀表上讀出β值，即可求出吸收能量。此能量除以試片之斷面積A即為衝擊值I：

2.        溫度對衝擊值的影響
           衝擊試驗可以用來決定金屬材料在溫度下降時，由延性轉變為脆性行為的溫度範圍，即為材料的韌脆轉換溫度(Fracture transitionplastic temperature, FTPT)，如圖二所示。材料在低溫破斷時會 呈現脆性破斷，所謂脆性破斷即是材料在極微小甚至沒有塑性變形及沒有預警的情況下所發生的破壞情形，其破斷面呈現光亮而平整；相對於脆性破壞，材料在韌脆轉換溫度上產生破斷，於破斷處會產生大量塑性變形，而其破斷面光澤較脆性破斷灰暗。
五、     實驗步驟
1.        依各種材料性質製作試片並保持尺寸正確。
2.        將衝擊試驗機之指針歸零。
3.        裝試片於試驗機之墩座中央。（試片之缺口背面需對準擺錘之打擊口，兩者需在同一線上，如圖二所示。）
4.        轉動擺錘升降之把手，提高擺錘至規定高度。
5.        壓下離合器使擺錘自由擺下，而衝斷試片。
6.        緩慢拉緊煞車皮帶停止擺錘之擺動。
7.        讀取擺錘衝擊後剩餘能量所升高的角度β。
8.        計算試片破斷時所吸收之能量，以試片缺口之斷面積除之即為衝擊值。
9.        檢視衝擊斷後之試片角度及斷口狀況以判斷是韌性或脆性材料。

[ 本帖最后由 Wellqi 于 2006-11-14 10:37 编辑 ]

試件編號
材料種類
熱處理狀況
凹溝形
擺錘角度α
擺錘角度β
吸收能量（kg-m）
缺口有效斷面積（mm2）
衝擊值（kg-m/cm2）
直径
θ
試驗溫度℃
破斷口狀況
備註

怎么上传不了图片呀??
表格也搞的那么难看