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金屬材料測試面面觀-夏比沖擊測試

作者：百檢網(wǎng) 時間：2021-09-28 來源：互聯(lián)網(wǎng)

發(fā)布時間：2020-08-10 熱度：

　　金屬材料的沖擊性能是指材料在沖擊載荷作用下的力學(xué)行為，其作用主要有以下幾個方面：
　　(1)評定材料的冶金質(zhì)量和熱加工質(zhì)量。通過測定沖擊吸收功和對沖擊試樣的斷口分析，可揭示材料中是否含有夾渣、氣泡、偏析、分層等冶金缺陷和過燒、過熱、回火脆性等鍛造、熱處理缺陷，因為這些缺陷會使沖擊吸收功明顯下降。
　　(2)通過低溫系列沖擊試驗可確定材料的低溫脆變傾向和韌脆轉(zhuǎn)變溫度。
　　下面以金屬材料常用的夏比沖擊試驗（Charpyimpacttest）來詳細說明該實驗的相關(guān)步驟及要求：


圖1夏比沖擊試驗原理


　　

一、試驗原理

　　試驗是在擺錘式?jīng)_擊試驗機上進行的。將試樣水平放在試驗機支座上，缺口位于沖擊相背方向。
　　然后將具有一定重量G擺錘舉至一定高度H1，使其獲得一定位能GH1。釋放擺錘一次沖斷試樣，擺錘的剩余能量為GH2，則擺錘沖斷試樣失去的位能為GH1-GH2，此即為試樣變形和斷裂所消耗的功，稱為沖擊吸收功(Ak)，單位為J。
　　由于大多數(shù)材料沖擊值隨溫度變化，因此試驗應(yīng)在規(guī)定溫度下進行。當不在室溫下試驗時，試樣必須在規(guī)定條件下加熱或冷卻，以保持規(guī)定的溫度。
　　

二、試樣要求


　　標準尺寸沖擊試樣長度為55mm，橫截面為10mm10mm方形截面。在試樣長度中間有V型或U型缺口，如試料不夠制備標準尺寸試樣，可使用寬度7.5mm、5mm或2.5mm的小尺寸試樣，試樣表面粗糙度Ra應(yīng)優(yōu)于5mm，端部除外。
　　夏比沖擊試驗試樣有兩種，V型缺口和U型缺口。V型缺口應(yīng)有45夾角，其深度為2mm，底部曲率半徑為0.25mm；U型缺口深度應(yīng)為2mm或5mm(除非另有規(guī)定)，底部曲率半徑為1mm。

　　 圖2夏比沖擊試樣
　　

三、試驗過程


　　1、檢驗試樣的標識是否正確；
　　2、檢查沖擊擺錘、砧座是否磨損或損壞；
　　3、根據(jù)測試試樣的產(chǎn)品標準確定擺錘刀刃半徑；
　　4、對于低能量的小尺寸沖擊試樣（試樣的寬度為7.5mm，5mm，2.5mm）應(yīng)在砧座上放置適當厚度的墊片，以確保試樣打擊中心的高度為5mm；
　　5、試樣冷卻與保溫：
　　5.1試驗前，試樣至少應(yīng)保溫5分鐘，應(yīng)將夾持試樣的機械裝置（比如夾鉗）放在液浴中至少5分鐘，并在兩次試驗的過程中將該裝置放回到液浴中；
　　5.2試驗時，應(yīng)在5秒鐘內(nèi)將試樣移送到試驗機進行試驗；
　　6、試樣定位：缺口背面朝向沖擊刀刃，且要居中，緊貼鉗口，沖擊結(jié)束后于顯示器上讀取吸收能量數(shù)據(jù)；
　　7、剪切斷裂百分比的測量（選測）；
　　8、側(cè)膨脹量的測量（選測）；
　　9、試驗結(jié)束；
　　

四.異常情況分析


　　1、如果試樣沒有斷成兩段：
　　1.1未斷裂試樣的沖擊功小于試驗機能力的80%的時候可以和斷裂試樣的沖擊功值進行平均；
　　1.2如果沖擊功超過了試驗機能力的80%，并且試樣在砧座上徹底斷裂，則直接報告沖擊功數(shù)值，而不與其他的數(shù)值進行平均；
　　2、如果試樣沒有在砧座上徹底斷裂（比如，擺錘卡住），則應(yīng)報告超過了試驗機能力；
　　3、如果試樣卡在試驗機上，則應(yīng)廢棄此次測量結(jié)果并對試驗機進行徹底檢查，查看是否有損壞，因為這將影響到試驗機的校準；
　　4、由于斷電設(shè)備故障影響測試結(jié)果時，實驗員應(yīng)在24小時內(nèi)通知客戶，若試驗仍未失效，測試記錄應(yīng)包括以下幾點：中斷日期及時間，故障描述，采取的糾正措施。
　　

五、影響沖擊試驗結(jié)果的因素


　　金屬材料的沖擊韌性和脆性轉(zhuǎn)變溫度，對材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)、宏觀缺陷及試驗條件很敏感。因此，影響沖擊試驗結(jié)果的因素很多。現(xiàn)僅就試驗條件的影響做些簡要分析。
　　1、試樣的影響
　　用氣焊燒割截取試樣加工余量不足及機械加工中冷卻液不足，造成試樣金相組織變化，對Ak值有較大影響；在熱處理過程中工藝控制不當，造成悅碳、氧化、過熱、過燒等，都會嚴重影響材料的沖擊性能。
　　試樣尺寸精度、缺口形狀，特別是V形缺口底部弧度半徑甚小。稍有偏差對試驗結(jié)果將產(chǎn)生較大的影響。缺口處的表面粗糙度對低碳鋼及塑性好的材料的沖擊功影響不明顯，但對高強度鋼則影響較大。
　　取樣方向不同，Ak也下同。沿軋制方向取樣，Ak值偏高；沿垂直于軋制方向取樣，Ak值偏低。
　　2、試驗溫度的影響
　　試驗溫度對某些脆性轉(zhuǎn)變溫度范圍較窄的材料的Ak值影響較大。從室溫到低溫會出現(xiàn)Ak值降低，并當溫度下降到某一值時。Ak值會突然下跌很多。從室溫到高溫，一般隨溫度升高而Ak值增加。
　　3、試驗機和操作的影響
　　一般地講，擺錘的功能和速度越大，試樣破斷所吸收的能量越小，脆性轉(zhuǎn)變溫度也越高：試樣放置缺口不對中，Ak值偏高，因此，在測試工作中，應(yīng)經(jīng)常注意檢查。
　　

六、常用測試標準：


　　GB/T229-2007《金屬材料夏比擺錘沖擊試驗方法》
　　GB/T12778-2008《金屬夏比沖擊斷口測定方法》
　　GB/T19748-2019《金屬材料夏比V型缺口擺錘沖擊試驗儀器化試驗方法》
　　ISO148-1:2016《金屬材料夏比擺錘沖擊試驗--第1部分：試驗方法》
　　HB5144-1996《金屬室溫沖擊試驗方法》
　　ASTME23-18《金屬材料切口試棒沖擊測試的試驗方法》
　　百檢網(wǎng)小編結(jié)語：夏比沖擊試驗就是是用以測定金屬材料抗缺口敏感性(韌性)的試驗。因其試樣加工簡便、試驗時間短，試驗數(shù)據(jù)對材料組織結(jié)構(gòu)、冶金缺陷等敏感而成為評價金屬材料沖擊韌性應(yīng)用*廣泛的一種傳統(tǒng)力學(xué)性能試驗。

　　


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