一級沖擊試驗(yàn)培訓(xùn)

力學(xué)性能試驗(yàn)培訓(xùn)第七章金屬工藝性能第六章金屬夏比沖擊試驗(yàn)Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM2/5/20231Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM第六章金屬夏比沖擊試驗(yàn)前言第一節(jié)沖擊試驗(yàn)原理第二節(jié)夏比沖擊試樣與試驗(yàn)設(shè)備第三節(jié)常溫沖擊試驗(yàn)第四節(jié)沖擊試驗(yàn)影響因素2/5/20232Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM前言2/5/20233Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM韌性概念金屬在斷裂前吸收變形能量的能力。分類：靜力韌性、沖擊韌性、斷裂韌性。金屬韌性通常隨加載速度提高、溫度降低、應(yīng)力集中程度加劇而減少。材料的沖擊韌度不光取決于材料本身的內(nèi)在因素。

2/5/20234Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM沖擊試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)GB/T229-2007金屬材料夏比擺錘沖擊試驗(yàn)方法ISO148-1:2006,MOD代替GB/T229-19942008年6月1日實(shí)施其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)GB/T18658-2002擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)檢驗(yàn)用夏比V型缺口標(biāo)準(zhǔn)試樣GB/T3808-2002擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)的檢驗(yàn)GB/T19748-2005鋼材夏比V型缺口擺錘沖擊試驗(yàn)儀器化試驗(yàn)方法2/5/20235Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM第一節(jié)沖擊試驗(yàn)原理2/5/20236Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM試驗(yàn)原理和適用范圍試驗(yàn)原理：將規(guī)定幾何形狀的缺口試樣置于試驗(yàn)機(jī)兩支座之間，缺口背向打擊面放置，用擺錘一次打斷試樣，測定試樣的吸收能量。適用范圍：測定金屬材料在夏比沖擊試驗(yàn)中吸收能量的方法（V型和U型缺口試樣）。2/5/20237Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM沖擊試驗(yàn)的應(yīng)用作為韌性指標(biāo)，為設(shè)計(jì)選材和研制新型材料提供依據(jù)檢查和控制冶金產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督熱加工工藝質(zhì)量評定材料在不同溫度下的脆性轉(zhuǎn)化趨勢確定應(yīng)變時(shí)效敏感性缺口敏感性指標(biāo)。2/5/20238Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM術(shù)語及定義

實(shí)際初始勢能（勢能）Kp：對試驗(yàn)機(jī)直接檢驗(yàn)測定的值。吸收能量K：由指針或其他指示裝置示出的能量值。KV和KU表示缺口幾何形狀，用下標(biāo)數(shù)字2或8表示擺錘刀刃半徑，例如KV2。2/5/20239Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM第二節(jié)夏比沖擊試樣與試驗(yàn)設(shè)備2/5/202310Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM標(biāo)準(zhǔn)尺寸沖擊試樣(55×10×10)mm，中間有V型或U型缺口。V型缺口應(yīng)有45o夾角，其深度為2mm，底部曲率半徑為0.25mm。U型缺口深度一般應(yīng)為2mm或5mm，底部曲率半徑為1mm。2/5/202311Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM試樣類型和小尺寸試樣選擇試樣類型的原則應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)材料的產(chǎn)品技術(shù)條件、材料的服役狀態(tài)和力學(xué)特性一般情況下，尖銳缺口和深缺口試樣適用于韌性較好的材料。當(dāng)試驗(yàn)材料厚度<10mm：寬度7.5mm、5mm或2.5mm的小尺寸試樣其他尺寸與標(biāo)準(zhǔn)試樣相同缺口開在試樣的窄面上。試樣的加工2/5/202312Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM名稱V型缺口試樣公稱尺寸機(jī)加工公差長度55mm±0.60mm高度10mm±0.075mm-標(biāo)準(zhǔn)試樣寬度10mm±0.11mm-小試樣寬度7.5mm±0.11mm5mm±0.06mm2.5mm±0.04mm缺口角度45°±2°缺口底部高度8mm±0.075mm缺口根部半徑0.25mm±0.025mm缺口對稱面-端部距離27.5mm±0.42mm缺口對稱面-試樣縱軸角度90°±2°試樣縱向面間夾角90°±2°2/5/202313Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM名稱U型缺口試樣公稱尺寸機(jī)加工公差長度55mm±0.60mm高度10mm±0.11mm-標(biāo)準(zhǔn)試樣寬度10mm±0.11mm-小試樣寬度7.5mm±0.11mm5mm±0.06mm缺口底部高度8mm±0.09mm5mm±0.09mm缺口根部半徑1mm±0.07mm缺口對稱面-端部距離27.5mm±0.42mm缺口對稱面-試樣縱軸角度90°±2°試樣縱向面間夾角90°±2°2/5/202314Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM試樣制備樣坯切取應(yīng)按相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或GB/T2975執(zhí)行，避免過熱或冷加工硬化試樣開切口的目的是為了在切口附近造成應(yīng)力集中，使塑性變形局限在切口附近不大的體積范圍內(nèi)，并保證試樣一次就被沖斷，使斷裂就發(fā)生在切口處。缺口深度、根部曲率半徑及角度決定缺口附近應(yīng)力集中程度，從而影響該試樣的吸收能量，制備應(yīng)特別仔細(xì)需熱處理的樣品，應(yīng)在最后精加工前進(jìn)行熱處理試驗(yàn)前應(yīng)對試樣進(jìn)行適當(dāng)標(biāo)記，標(biāo)記位置應(yīng)盡量遠(yuǎn)離缺口，且不得標(biāo)在與支座、砧座或擺錘刀刃接觸的面上，試樣標(biāo)記應(yīng)避免對沖擊吸收能量的影響。2/5/202315Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM焊接沖擊試樣焊接接頭取樣方法：焊接接頭沖擊試驗(yàn)時(shí)，試樣缺口位置應(yīng)按要求開在焊縫、熔合線或熱影響區(qū)，缺口軸線應(yīng)垂直焊縫表面。焊接接頭沖擊試樣的熱影響區(qū)缺口位置：其缺口軸線與熔合線的距離t應(yīng)由產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定為清楚地顯示出焊縫，開缺口前，可用硝酸酒精等試劑對試樣進(jìn)行侵蝕，然后按要求進(jìn)行劃線。

2/5/202316Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM缺口在焊縫、熔合線或熱影響區(qū)的位置2/5/202317Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM2/5/202318Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM沖擊試驗(yàn)機(jī)由機(jī)架、擺錘、砧座、指示裝置及擺錘釋放、制動(dòng)和提升機(jī)構(gòu)等組成。分類：擺錘刀刃半徑：2mm，8mm送樣方式：手動(dòng)送樣，自動(dòng)送樣指示裝置：表盤式，數(shù)顯式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)應(yīng)穩(wěn)定牢固地安裝在基礎(chǔ)上。所有測量儀器均應(yīng)溯源至國家或國際標(biāo)準(zhǔn)并在合適的周期內(nèi)進(jìn)行校準(zhǔn)2/5/202319Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM2mm擺錘刀刃8mm擺錘刀刃2/5/202320Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM試驗(yàn)設(shè)備2/5/202321Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM第三節(jié)常溫沖擊試驗(yàn)2/5/202322Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作注意試驗(yàn)溫度無規(guī)定時(shí)，室溫沖擊試驗(yàn)在23℃±5℃范圍進(jìn)行（注意與其他力學(xué)性能試驗(yàn)的室溫10℃~35℃不同）規(guī)定時(shí)，在規(guī)定溫度±2℃范圍內(nèi)進(jìn)行。檢查試樣尺寸用游標(biāo)卡尺測量寬度、厚度、缺口處厚度；用光學(xué)投影儀檢查缺口尺寸。2/5/202323Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作選擇沖擊試驗(yàn)機(jī)根據(jù)所試驗(yàn)材料，估計(jì)試樣吸收能量大小，選擇合適的沖擊試驗(yàn)機(jī)能力范圍，使試樣吸收能量K不超過實(shí)際初始勢能Kp的80﹪，試樣吸收能量K的下限建議不低于試驗(yàn)機(jī)最小分辨力的25倍。根據(jù)相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定選擇擺錘刀刃半徑(2mm或8mm)低能量的沖擊試驗(yàn)，一些材料用2mm和8mm擺錘刀刃試驗(yàn)測定的結(jié)果有明顯不同，2mm擺錘刀刃的結(jié)果可能高于8mm擺錘刀刃的結(jié)果試驗(yàn)前應(yīng)檢查并保證砧座跨距應(yīng)為40+0.2mm。2/5/202324Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作進(jìn)行空打試驗(yàn)試驗(yàn)前應(yīng)檢查擺錘空打時(shí)的回零差或空載能耗：將擺錘揚(yáng)起至預(yù)揚(yáng)角位置，把從動(dòng)指針撥到最大沖擊能量位置（如果使用的是數(shù)字顯示裝置，則應(yīng)清零），釋放擺錘，讀取零點(diǎn)附近的被動(dòng)指針的示值△E1（即回零差），擺錘回?cái)[時(shí)，將被動(dòng)指針撥至最大沖擊能量處，擺錘繼續(xù)空擊，被動(dòng)指針被帶到某一位置，其讀數(shù)值為△E2，差值之半為該擺錘的能量損失值相對回零差不應(yīng)大于0.1%（以最大量程300J為例，其回零差應(yīng)不超過0.3J）。相對能量損失不應(yīng)大于0.5%。2/5/202325Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM試驗(yàn)操作要點(diǎn)試樣定位V型缺口自動(dòng)對中夾鉗試樣缺口對稱面偏離兩砧座間的中點(diǎn)小于0.5mm小尺寸試樣進(jìn)行低能量沖擊試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)在支座上放置適當(dāng)厚度的墊片，使試樣打擊中心高度為5mm（相當(dāng)于寬度10mm標(biāo)準(zhǔn)試樣打擊中心的高度）小尺寸試樣進(jìn)行高能量沖擊試驗(yàn)其影響很小可不加墊片。2/5/202326Prof.WangBin,TestingCenter,SRIMV型缺口夏比沖擊試樣對中夾鉗2/5/202327Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM試樣與擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)支座及砧座相對位置2/5/202328Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM試驗(yàn)操作要點(diǎn)操作過程將擺錘揚(yáng)起并鎖住，從動(dòng)指針撥到最大沖擊能量位置（數(shù)字顯示裝置清零），放好試樣，釋放擺錘使其下落打斷試樣，任其向前繼續(xù)擺動(dòng)直到達(dá)到最高點(diǎn)后回?cái)[動(dòng)至最低點(diǎn)，使用制動(dòng)閘將擺錘剎住使其停止在垂直穩(wěn)定位置，讀取吸收能量數(shù)值試樣數(shù)量試樣數(shù)量按相應(yīng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定由于沖擊試驗(yàn)結(jié)果比較離散，試樣數(shù)量一般都不少于3個(gè)。2/5/202329Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM2/5/202330Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)擺桿擺動(dòng)平面的兩側(cè)設(shè)置安全網(wǎng)，以防止試樣斷裂飛出傷人。沖擊時(shí)在場人員須站在擺桿擺動(dòng)平面的兩側(cè)，嚴(yán)防迎著擺錘站立。擺桿揚(yáng)起，安放試樣時(shí)，任何人不準(zhǔn)按動(dòng)擺桿下落按鈕，以防擺桿下擺沖擊傷人。操作設(shè)備和安放試樣為一人。2/5/202331Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM沖擊試驗(yàn)結(jié)果吸收能量有效位數(shù)吸收能量應(yīng)至少保留兩位有效數(shù)字（至少估讀到0.5J）吸收能量的表示方法V型缺口試樣在2mm擺錘刀刃下沖擊吸收能量：KV2

V型缺口試樣在8mm擺錘刀刃下沖擊吸收能量：KV8

U型缺口試樣在2mm擺錘刀刃下沖擊吸收能量：KU2U型缺口試樣在8mm擺錘刀刃下沖擊吸收能量：KU8

2/5/202332Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM試驗(yàn)中幾種情況的處理試樣吸收能超過試驗(yàn)機(jī)能力的80﹪，在試驗(yàn)報(bào)告中應(yīng)報(bào)告為近似值并注明超過試驗(yàn)機(jī)能力的80﹪。試樣試驗(yàn)后沒有完全斷裂，可以報(bào)出沖擊吸收能量，或與完全斷裂試樣結(jié)果平均后報(bào)出。試驗(yàn)機(jī)打擊能量不足使試樣未完全斷開，吸收能量不能確定，試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)注明用×J的試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)，試樣未斷開。如果試樣卡在試驗(yàn)機(jī)上，則試驗(yàn)結(jié)果無效，應(yīng)重新補(bǔ)做試驗(yàn)此時(shí)應(yīng)徹底檢查試驗(yàn)機(jī)，以免試驗(yàn)機(jī)受到損傷以影響測量的準(zhǔn)確性。如斷裂后檢查顯示出試樣標(biāo)記是在明顯的變形部位，試驗(yàn)結(jié)果可能不代表材料的性能，應(yīng)在試驗(yàn)報(bào)告中注明。2/5/202333Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM沖擊吸收功結(jié)果判定第一次測試合格判據(jù)3個(gè)試樣沖擊功平均值標(biāo)準(zhǔn)值小于標(biāo)準(zhǔn)值的試樣最多一個(gè)每個(gè)單個(gè)試驗(yàn)值不小于標(biāo)準(zhǔn)值的70%。復(fù)試合格判據(jù)6個(gè)試樣沖擊功平均值標(biāo)準(zhǔn)值沖擊功低于標(biāo)準(zhǔn)值的試樣不超過2個(gè)沖擊功低于標(biāo)準(zhǔn)值70%的試樣不超過1個(gè)2/5/202334Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM第四節(jié)影響沖擊性能測定的主要因素2/5/202335Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM與材料有關(guān)的因素化學(xué)成分、金相組織、晶粒度、以及是否含有夾渣、偏析、白點(diǎn)、裂紋以及非金屬夾雜物超標(biāo)等冶金缺陷或過熱、過燒、回火脆性等熱加工缺陷都對樣品的沖擊性能產(chǎn)生影響沖擊試驗(yàn)得到廣泛應(yīng)用的原因所在導(dǎo)致沖擊試驗(yàn)結(jié)果的離散性較大。2/5/202336Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM與樣品取樣和制備有關(guān)的因素取樣方向沿軋制方向取樣，垂直于軋制方向開缺口，沖擊值較高；缺口加工質(zhì)量試樣缺口深度、缺口根部曲率半徑及缺口角度缺口根部的表面質(zhì)量，加工硬化、加工痕跡試樣尺寸試樣寬度增加會(huì)使金屬在沖擊中塑性變形體積的增加，從而導(dǎo)致試樣吸收能量的增加。尺寸增大，特別是寬度的增加，會(huì)使約束程度增加，導(dǎo)致脆性斷裂，降低吸收能量。2/5/202337Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM缺口深度對沖擊性能的影響深度/mm高能量樣/J中能量樣/J低能量樣/J2.0±0.025103±5.260.3±3.016.9±1.42.1397.95615.52.04101.857.216.81.97104.161.417.22/5/202338Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM缺口根部半徑對沖擊性能影響半徑/mm高能量樣/J中能量樣/J低能量樣/J0.25±0.025103±5.260.3±3.016.9±1.40.139856.514.60.38108.564.321.42/5/202339Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM與試驗(yàn)機(jī)有關(guān)的因素試驗(yàn)機(jī)的精度沖擊試驗(yàn)機(jī)能量指示裝置