一、实验目的
测定低碳钢和铸铁两种材料的冲击韧度，观察破坏情况并进行比较。
掌握冲击试验方法及冲击试验机的使用。
二、实验原理
冲击韧度是用来衡量材料抗冲击能力的指标，它是通过冲击试验来确定的。这种试验是在一次冲击荷载作用下显示试件缺口处的力学特性（韧性或脆性）。虽然试验中测定的冲击吸收功或冲击韧度，不能直接用于工程计算，但它可以作为判断材料脆化趋势的一个定性指标，还可作为检验材质及热处理工艺的一个重要手段，这是因为它对材料的品质，宏观缺陷，显微组织十分敏感的缘故。而这点恰是静载试验无法揭示的。
图10-1所示为冲击试验机原理图，
钢制的摆锤悬挂在轴上，实验时把摆锤
放在如图所示的α角位置，于是摆锤具
有一定的位能 如图10-1所示。
试验时，令摆锤下落，冲断试件。
试件折断所消耗的能量等于摆锤原来的
位能（α角处）与其冲断试件后在扬起
位置（β角处）时的位能之差。如不计
摩擦损失及空气阻力等因素，那么摆锤
对试件所做的功可按下式计算 图10-1 冲击试验机原理图
（10-1）
（10-2）
式中: L—摆杆长度
将式（10-2）代入（10-1）式得
（10-3）
式中: α—冲击前摆锤扬角
β—冲断试件后摆锤升起角
由于摆锤重量，摆杆长度和冲击前摆锤扬角α均为常数，因而只要知道冲断试件后摆锤升起角β，即可根据上式算出消耗于冲断试件的功。本试验机已经予先根据上述公式将相当于各升起角β的功的数值算出并直接刻在读数盘上，因此冲击后可以直接读出试件所吸收的功。
由于一般试件上都有缺口，试件缺口处的横截面面积并不等于100mm2，因而冲击后读数盘上所读取的数值并不是材料冲击韧度，为了求出材料的冲击韧度aku，可由下式得到
（10-4）
式中: W—试件冲断时所吸收的功；
A--试件缺口处的横截面面积。
在相同的条件下，材料的aku值越大，表示抗断能力越好，当试件的几何形状，尺寸，受力方式，试验温度不同时，所得结果各不相同。所以冲击试验是在规定标准下进行的一种比较性试验。
三、实验设备
冲击试验机
游标卡尺
四、试件的制备
试件的形状和尺寸采用国际上通用的形 图10-2 U型缺口试件
状和尺寸，规定为10mm×10mm×55mm 的标准试件，并且中间带有2mm深的U型缺口。另外还有其它缺口形状的试件，如夏比（V型缺口），详见国标（GB2160-80），夏比（钥匙孔型缺口）等类型试件。如图10-2,图10-3所示的U型缺口和V型缺口试件的形状和尺寸。
2、试件毛坯切取部位，取向和数量均应符合有关规定。毛坯的切取和试件加工过程中不应受加工硬化或热影响，否则会改变材料的冲击性能。
3、试件尺寸及偏差应符合图中的规定，缺口底部应光滑，没有与缺口轴线平行的明显划痕。
4、试件加工和保存期间应防止锈蚀。在试件上制作缺口是为了使试件在该处折断。分析表明 ，在缺口根部发生应力集中，图10-4所示为弯曲时缺口截面上的应力分布图。图中缺口根部的N点拉应力很大，在缺口根部附近的M点材料处于三向拉应力状态。某些金属在静力拉伸下表现出良好的塑性，但处于三向拉应力作用下却有增加脆性的倾向。所以塑性材料的缺口试件在冲击作用下一般都呈现出脆性破坏方式（脆性断裂）。
本试验采用如图10-2所示的U型缺口试件。
27.5±0.3
图10-3 V型缺口试件 图10-4 缺口截面应力分布图
五、实验数据处理
参考表格：
材料
厚 度
宽 度
冲击功
室 温
试件断口 （草图）
低碳钢
铸 铁