何種方法更合理？高低溫試驗(yàn)箱

　　六、低溫沖擊實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1. 了解材料的低溫脆性，學(xué)會(huì)測(cè)定材料韌脆轉(zhuǎn)變溫度的原理和方法； 2. 掌握沖擊韌性的實(shí)驗(yàn)方法，要求能正確地測(cè)試材料的沖擊韌性； 3. 熟悉沖擊試樣的宏觀斷口特征。 二、實(shí)驗(yàn)儀器材料： JB30GD 型沖擊實(shí)驗(yàn)機(jī)、游標(biāo)卡尺、低溫箱、液氮罐、標(biāo)準(zhǔn)夏氏 V 型缺口試樣 三、實(shí)驗(yàn)原理： (一)冷脆與冷脆轉(zhuǎn)變溫度 TK 有一些金屬材料如體心立方晶格的中、 低強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼， 當(dāng)其服役溫度降低時(shí)， 其塑性、韌性便急劇降低，使材料脆化，這種現(xiàn)象叫做冷脆。由于溫度降低造成 金屬由韌性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)的溫度叫做冷脆轉(zhuǎn)變溫度，用符 TK 表示。不同 金屬的冷脆轉(zhuǎn)變溫度 TK 是不同的，TK 愈低，表示脆化傾向愈小，即在低溫下使 用時(shí)危險(xiǎn)性愈小。金屬的冷脆現(xiàn)象對(duì)一些在寒冷地帶服役的機(jī)械設(shè)(工程機(jī)械、 運(yùn)輸機(jī)械、橋梁、鐵路、輸油管道等)帶來(lái)很大危害及影響。因此，對(duì)制造這些 設(shè)的金屬材料，常常需要測(cè)定其冷脆轉(zhuǎn)變溫度 TK 以確定其低溫脆化傾向的大 小。 纖維區(qū) 斷口百分?jǐn)?shù) 沖擊吸收功 X100 晶狀區(qū) 溫度t/°C 圖1 沖擊吸收功或斷口形貌與溫度的關(guān)系曲線(xiàn) （二）冷脆轉(zhuǎn)變溫度 TK 的測(cè)定方法 金屬冷脆轉(zhuǎn)變溫度 TK 可通過(guò)低溫系列溫度沖擊實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定。所謂低溫系列 沖擊試驗(yàn)就是對(duì)同一種金屬材料的沖擊試樣， 在低于室溫的一系列不同溫度下作 斷 口百 分 率 沖擊試驗(yàn)。根據(jù)其沖擊吸收功 AK 隨溫度 t 的變化關(guān)系，或試樣沖斷后斷口形貌 隨溫度 t 的變化關(guān)系，來(lái)確定其冷脆轉(zhuǎn)變溫度。圖 l 為體心立方金屬的 AK—t 或 斷口率—溫度關(guān)系曲線(xiàn)示意圖。由圖可見(jiàn)，這兩種曲線(xiàn)一般都由三個(gè)部分組成。 部分為沖擊吸收功變化不大的高沖擊吸收功部分(上平臺(tái))，這部分沖擊斷口 形貌特點(diǎn)是灰暗色、 纖維狀屬于韌性斷口；第三部分是沖擊吸收功變化不大的低 沖擊吸收功部分(下平臺(tái))，這一部分沖擊斷口形貌特點(diǎn)是結(jié)晶狀，是典型的脆性 斷裂斷口，曲線(xiàn)的中間部分(第二部分)沖擊吸收功變化較大，斷口形貌為不同比 例的結(jié)晶狀和纖維狀的混合斷口，所以在這個(gè)溫度區(qū)間即為冷脆轉(zhuǎn)變溫度范圍。 根據(jù)以上兩種曲線(xiàn)， 可以分別采用能量法或斷口形貌法來(lái)確定金屬材料的冷 脆轉(zhuǎn)變溫度。 1、 能量法： 以沖擊吸收功降低到某一個(gè)具體數(shù)值時(shí)的溫度定位 TK。 對(duì)于夏比 U 型缺口試樣，取沖擊能量為 0.4AKUmax 所對(duì)應(yīng)的溫度為 TK 或取 1 2 (max + min )所對(duì)應(yīng)的溫度為 TK。 AKUmax 是指室溫下 韌性斷口所對(duì)應(yīng)的 沖擊吸收功，而 AKUmin 是指剛剛出現(xiàn) 結(jié)晶狀斷口時(shí)所對(duì)應(yīng)的沖擊吸收功。 對(duì)于夏比 V 型缺口試樣，通常規(guī)定某 一個(gè)沖擊吸收功所對(duì)應(yīng)的溫度 TK。這個(gè)沖 擊吸收功是根據(jù)構(gòu)件的使用條件來(lái)選取的。 2、 斷口形貌法 指沖擊斷口形貌中纖維區(qū)所占面積下 降到 50%時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度為 TK，記為 50%FATT。 這種方法主要適用 V 型缺口試樣。 3、 綜合法 將 AKU-t 關(guān)系曲線(xiàn)中的上平臺(tái)開(kāi)始上升的溫度定義為 tK。因?yàn)檫@個(gè)溫度相當(dāng) 于剛剛開(kāi)始全部形成結(jié)晶狀斷口形貌時(shí)的溫度， 所以這種 tK 也叫無(wú)塑性轉(zhuǎn)變溫度， 常用符號(hào) NDT 表示。 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1. 本實(shí)驗(yàn)溫度可選擇：20oC、0 oC、-10 oC、-20 oC、-30 oC、-35 oC、-40 oC、-50 oC 八個(gè)溫度，各溫度下的沖擊試樣不得少于 3 個(gè)。 2. 試樣的準(zhǔn)：領(lǐng)取試樣，在端部打上編號(hào)。用棉紗擦凈，再測(cè)量試樣尺寸， 后檢查試樣缺口處的加工質(zhì)量。 3. 了解沖擊試驗(yàn)機(jī)的構(gòu)造、工作原理、操作方法及安全注意事項(xiàng) 4. 冷卻試樣：根據(jù)試驗(yàn)溫度要求在低溫恒溫箱內(nèi)放入試樣，進(jìn)行保溫。調(diào)節(jié)溫 纖維區(qū) 晶狀區(qū) 圖2 沖擊斷口形貌 剪切唇 度時(shí)，要注意選好過(guò)冷溫度，以補(bǔ)償試樣取出到?jīng)_斷時(shí)溫度的回升。 5. 進(jìn)行沖擊試驗(yàn)：把經(jīng)過(guò)充分冷卻的沖擊試樣從冷卻裝置中取出，迅速地放在 試驗(yàn)機(jī)支座上，盡快沖斷。 6. 沖斷試樣后，立即剎車(chē)，并記錄沖擊功 AK，然后把指針撥回。 7. 仔細(xì)觀察沖擊斷口，并描繪斷口形貌草圖。 五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和處理 1. 將每個(gè)溫度下所測(cè)定的幾個(gè)試樣的 AK 值分別記錄下來(lái)，不要取平均值； 2. 根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上或計(jì)算機(jī)上繪制 AK－t 曲線(xiàn)，每個(gè)溫度下測(cè)得的幾 個(gè) AK 值都要在圖中分別標(biāo)出， 然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)點(diǎn)的變化趨勢(shì)描繪一條曲線(xiàn)， 從中確定冷脆轉(zhuǎn)變溫度 Tk。 3. 本實(shí)驗(yàn)的 Tk 按下面兩種方法確定： 夏比 U 型缺口試樣： 采用 0.4Akumax 對(duì)應(yīng)的溫度為 Tk, 此 Akumax 值為室溫下 全部為纖維狀斷口時(shí)的 Aku 值； 夏比 V 型缺口試樣： 采用 50％FATT 對(duì)應(yīng)的溫度為 Tk。 六、 對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的要求 (1)畫(huà)出沖擊試樣形狀及尺寸，并注明材料牌號(hào)及其熱處理狀態(tài)； (2)說(shuō)明實(shí)驗(yàn)所用的設(shè)和冷卻介質(zhì); (3)整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出相應(yīng) AK－t 曲線(xiàn)確定其 Tk 值； (4)結(jié)合斷口形貌對(duì)比分析不同方法確定的 Tk 值，何種方法更合理？
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