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金屬材料測(cè)試面面觀-夏比沖擊測(cè)試

作者：百檢網(wǎng) 時(shí)間：2021-09-28 來源：互聯(lián)網(wǎng)

發(fā)布時(shí)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(gè)方面：
　　(1)評(píng)定材料的冶金質(zhì)量和熱加工質(zhì)量。通過測(cè)定沖擊吸收功和對(duì)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?yàn)檫@些缺陷會(huì)使沖擊吸收功明顯下降。
　　(2)通過低溫系列沖擊試驗(yàn)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(yàn)（Charpyimpacttest）來詳細(xì)說明該實(shí)驗(yàn)的相關(guān)步驟及要求：


圖1夏比沖擊試驗(yàn)原理


　　

一、試驗(yàn)原理

　　試驗(yàn)是在擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的。將試樣水平放在試驗(yàn)機(jī)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(yàn)應(yīng)在規(guī)定溫度下進(jìn)行。當(dāng)不在室溫下試驗(yàn)時(shí)，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(biāo)準(zhǔn)尺寸沖擊試樣長(zhǎng)度為55mm，橫截面為10mm10mm方形截面。在試樣長(zhǎng)度中間有V型或U型缺口，如試料不夠制備標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)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(yàn)過程


　　1、檢驗(yàn)試樣的標(biāo)識(shí)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(cè)試試樣的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)確定擺錘刀刃半徑；
　　4、對(duì)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(dāng)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(yàn)前，試樣至少應(yīng)保溫5分鐘，應(yīng)將夾持試樣的機(jī)械裝置（比如夾鉗）放在液浴中至少5分鐘，并在兩次試驗(yàn)的過程中將該裝置放回到液浴中；
　　5.2試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)在5秒鐘內(nèi)將試樣移送到試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)；
　　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(cè)量（選測(cè)）；
　　8、側(cè)膨脹量的測(cè)量（選測(cè)）；
　　9、試驗(yàn)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(yàn)機(jī)能力的80%的時(shí)候可以和斷裂試樣的沖擊功值進(jìn)行平均；
　　1.2如果沖擊功超過了試驗(yàn)機(jī)能力的80%，并且試樣在砧座上徹底斷裂，則直接報(bào)告沖擊功數(shù)值，而不與其他的數(shù)值進(jìn)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(bào)告超過了試驗(yàn)機(jī)能力；
　　3、如果試樣卡在試驗(yàn)機(jī)上，則應(yīng)廢棄此次測(cè)量結(jié)果并對(duì)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行徹底檢查，查看是否有損壞，因?yàn)檫@將影響到試驗(yàn)機(jī)的校準(zhǔn)；
　　4、由于斷電設(shè)備故障影響測(cè)試結(jié)果時(shí)，實(shí)驗(yàn)員應(yīng)在24小時(shí)內(nèi)通知客戶，若試驗(yàn)仍未失效，測(cè)試記錄應(yīng)包括以下幾點(diǎn)：中斷日期及時(shí)間，故障描述，采取的糾正措施。
　　

五、影響沖擊試驗(yàn)結(jié)果的因素


　　金屬材料的沖擊韌性和脆性轉(zhuǎn)變溫度，對(duì)材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)、宏觀缺陷及試驗(yàn)條件很敏感。因此，影響沖擊試驗(yàn)結(jié)果的因素很多。現(xiàn)僅就試驗(yàn)條件的影響做些簡(jiǎn)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(jī)械加工中冷卻液不足，造成試樣金相組織變化，對(duì)Ak值有較大影響；在熱處理過程中工藝控制不當(dāng)，造成悅碳、氧化、過熱、過燒等，都會(huì)嚴(yán)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(duì)試驗(yàn)結(jié)果將產(chǎn)生較大的影響。缺口處的表面粗糙度對(duì)低碳鋼及塑性好的材料的沖擊功影響不明顯，但對(duì)高強(qiáng)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(yàn)溫度的影響
　　試驗(yàn)溫度對(duì)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(huì)出現(xiàn)Ak值降低，并當(dāng)溫度下降到某一值時(shí)。Ak值會(huì)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(yàn)機(jī)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(duì)中，Ak值偏高，因此，在測(cè)試工作中，應(yīng)經(jīng)常注意檢查。
　　

六、常用測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：


　　GB/T229-2007《金屬材料夏比擺錘沖擊試驗(yàn)方法》
　　GB/T12778-2008《金屬夏比沖擊斷口測(cè)定方法》
　　GB/T19748-2019《金屬材料夏比V型缺口擺錘沖擊試驗(yàn)儀器化試驗(yàn)方法》
　　ISO148-1:2016《金屬材料夏比擺錘沖擊試驗(yàn)--第1部分：試驗(yàn)方法》
　　HB5144-1996《金屬室溫沖擊試驗(yàn)方法》
　　ASTME23-18《金屬材料切口試棒沖擊測(cè)試的試驗(yàn)方法》
　　百檢網(wǎng)小編結(jié)語：夏比沖擊試驗(yàn)就是是用以測(cè)定金屬材料抗缺口敏感性(韌性)的試驗(yàn)。因其試樣加工簡(jiǎn)便、試驗(yàn)時(shí)間短，試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)材料組織結(jié)構(gòu)、冶金缺陷等敏感而成為評(píng)價(jià)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(yàn)。

　　


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