金属夏比缺口试验方法

三 试样缺口的加工及检查
1 缺口加工方法
定型砂轮磨制 铣床加工 拉床加工 线切割加工
2 缺口的检查
缺口深度 根部曲率半径 缺口角度
三种V型缺口加工方法比较
1光学磨 2机加工 3线切割 比较:1)形貌 2)组织 3)残余应力 4)断面 5)硬度 6)AK值
第三节 对冲击试验机的要求及检查
按GB/T3808-2002《摆锤式冲击试验机的检验》
影响夏比缺口冲击试验结果 主要因素
在金属力学性能试验中,导致夏比缺口冲击试验结果 分散性相对大的原因来自两方面:试验因素和材料结构.从 试验角度看,由于冲击试验是在动态力作用下进行的,因此 影响试验结果正确性和分散性的因素很多,试验方法标准化 的目的就是对各种影响冲击试验结果的因素进行限定,以得 到准确的和可比较的试验结果.这些影响因素大致上可以分 为如下几个方面:
GB/T229-2007《金属材料 夏比摆锤冲击试验方法》于 2008年6月1日实施,代替了GB/T229-1994《金属夏比缺口冲 击试验方法》标准.本标准修改采用了(MOD)了国际标准 ISO148-1:2006《金属材料 夏比摆锤冲击试验 第1部分:试 验方法》. 国际标准ISO148以《金属材料-夏比冲击试验》为总称由 以下3部分组成: ISO148.1 金属材料 夏比摆锤冲击试验 第1部分:试验方法 ISO148.2 金属材料 夏比摆锤冲击试验 第2部分:试验机的校 验 ISO148.3 金属材料 夏比摆锤冲击试验 第3部分:用于校验试 验机的夏比V型缺口标准试样的制备与表征
2.引用标准
2.1 取消了原引用的GB/T10623《金属力学试验用术语》标 准,使用本标准中第3部分内容. 2.2 取消了引用标准中GB/T12778《金属夏比冲击断口测定方 法》,本冲击试验方法标准在附录C中给出了侧膨胀值的测 定方法及测量装置,在附录D中给出了冲击样断口形貌的评 定方法. 2.3 取消了以下检定规程: JJG130 工作用玻璃液体温度计检定规程 JJG141 工作用铂铑10-铂热电偶检定规程 JJG145 摆锤式冲击试验机检定规程 JJG351 工作用镍铬-镍硅,镍铬-考铜热电偶检定规程 JJG368 工作用铜-康铜热电偶检定规程
金属夏比缺口冲击试验方法 国家标准 技术说明
第一章
第一节
概述
金属夏比冲击试验的用途
1 选材及新材料研制 2 冶金产品检查控制 3 工艺质量监督 4 各种条件下韧性评定 5 冶金产品交货重要指标之一 (详见金属夏比冲击试验方法国家标准实施指南)
第二节 金属夏比冲击试验方法的标准化
1 2 3 4 5 常规冲击试验标准的进展 相关标准的引用 国际标准ISO现状 国外标准(EN,ASTM,JIS等)现状 仪器化冲击试验方法的标准化
冲击能量相关术语及符号
标称能量 实际初始势能 指示能量 实际吸收能量 标准能量 AN AP As Av AR 出厂给出的值 实测的标称能量 指示装置的指示值 实测的指示能量 标准试样能量值
夏比缺口冲击试验的打击中心
摆锤摆动时,全部质量集中于摆锤一个点上,即打击中心. 当与试样中心偏差较大时,摆杆在冲击瞬间就会承受较大的弯 曲应力,产生百度文库震动使测得的冲击吸收能量不准确.打击中心 与试样中心的偏差来自于:摆杆长度,与钳口位置的配合,试 样宽度的变化等因素. 因此冲击试验时要保证打击中心与试样宽度方向上的中点 吻合,即摆轴轴线距打击中心距离L1与摆轴轴线距试样打击点 距离L一致,允许偏差为:
直接检验
一 二 三 四 机架 摆锤 砧座及支座 指示装置
间接检验 温度控制装置
一机架
摆轴轴线-基准面 平行度:2/1000 自由状态刀刃-试样间隙:0.5mm 摆动平面-摆轴角度:90°±0.1° 刀刃-试样面:良好接触 刀刃中心-砧座中心:<0.5mm 摆轴轴向间隙:<0.25mm(横向加4%W) 摆轴径向间隙:<0.08mm(垂直施加150N)
4.1 增加了宽度2.5 mm的小尺寸试样,宽度机加工偏 差为±0.04mm. 4.2 对原标准试样尺寸机加工偏差规定做了修改,与国 际标准ISO 148.1一致,见表2. V型缺口试样 尺寸 机加工偏差 U型缺口试样 尺寸 机加工偏差
对原标准修改后放宽了试样加工公差要求的规定. 但应指出,对于试验结果的稳定性影响较原来要大, 因为试样纵向面夹角从原来的 垂直度 0.1mm/10mm (相当于90°±0.57°)改为90°±2°后,试样放 置后与砧座贴紧程度变差,冲击试样时稳定性自然 变差,90°±2°相当于垂直度0.35mm/10mm. 关于缺口对称面-试样端部距离的规定,新标准 提出,对于自动定位试样的试验机,建议偏差用 ±0.165mm代替±0.42mm.
第二节 对冲击试样的要求 一 冲击样坯的取样
1 样坯加工余量 2 型钢的取样 3 条钢的取样 4 钢板的取样 5 钢管的取样 如无其他规定,按GB/T2975规定取样.
二 冲击试样
1 试样长度:垂直于缺口方向最大尺寸 2 试样宽度:与缺口平行方向尺寸 3 试样高度:带缺口面与相对面距离(图 1) 4 试样尺寸公差 a)试样主体 b)缺口形状及尺寸 (见标准图 2)
第二章 GB/T229-07
金属夏比缺口冲击试验方法 技术内容说明
GB/T 229 -2007 《金属材料 夏比摆锤冲击试验方法》技术说明
金属材料夏比冲击试验方法是用于测定金属材料韧 性应用最广泛的一种传统力学性能试验,也是评定金属 材料在冲击载荷下韧性的重要手段之一.对于金属材料 力学性能的要求,除了具有足够的强度,硬度和塑性之 外,还应具有一定的韧性,即在一定条件下受到冲击载 荷时,在断裂过程中吸收足够能量的能力,以保证金属 构件及零件的安全性.本试验方法的标准化对于金属材 料的质量保证,新材料新工艺的研制以及冶金,压力容 器,机械,船舶,军工等部门设备及构件的安全性提供 了可靠保证. (详见金属夏比冲击试验方法国家标准实施指南一书)
一. 试样
1.冲击样坯的切取 确定样坯的加工余量及各种冶金产品的取样位置及方 向. 2. 试样尺寸及形状 试样长度,宽度,高度的公称尺寸及及加工偏差; 缺口根部曲率半径,深度及角度尺寸及偏差; 夏比缺口冲击试样的形位公差. 3.冲击试样的加工与置备 主要为缺口根部曲率半径,深度及角度的加工质量; 试样尺寸,缺口根部曲率半径,深度及角度的检查方法.
6.5 转变温度的测定
在用冲击吸收能量-温度曲线测定转变温 度时增加了冲击吸收能量达到某一特定值的规 定(例如KV8=27J).也规定了冲击吸收能量 达到上平台某一百分数(例如50%)的规定.
第一节
1 2 3
适用范围及试验原理
冲击试验温度(室温,高温,低温冲击) 冲击试样及缺口类型(V型,U型,标准和小试样) 试验原理 用打击试样时能量前后的变化评定材料的韧性. KV(U)=FL( cos β -cos α ) F-摆锤重力 L-摆长(摆轴至F作用点距离) α-冲击前摆锤的落角 β-冲击后摆锤的升角
6 试验
6.1 对于室温冲击试验,原标准规定一般在10～ 35℃进行,严格的试验在20±2℃进行,新标准改 为:应在规定温度±2℃内试验,如对温度没有规 定,应在23±5℃范围进行.严格了室温冲击温度 适用范围. 6.2 增加了8.2.2条关于在液体介质中放置试样的 规定,此规定与ISO148.1的8.2.2条规定相同.
5. 试验装置
5.1 增加了附录A(资料性附录)对中夹钳,与ISO148.1相同. 5.2 新标准规定了两种冲击刀,即锤刃半径2mm或8mm的冲击刀, 在原标准上增加了8mm冲击刀.这符合了GB/T3808要求,与国际 标准ISO148.1中规定相同. 标准在7.3条注中明确指出,对低能量冲击试验,一些材料用 两种尺寸的锤刃测定的结果明显不同. 5.3 对冲击试验机适用范围由原标准的10～90%改为上限80%,其 下限建议不低于试验机最小分辨力的25倍.这与GB/T3808规定相 同,在这个标准中规定,在标称能量的0%,10%,20%,30%, 50%,60%,80%进行检查冲击试验机.
冲击缺口试样的意义
ASTM E23 详细分析了缺口冲击试验必要性,缺口产生的三 个效应: 1)应力集中和应变集中 2)应力状态的改变 3)约束引起的强化和脆化 决定应力集中系数的参数:缺口尖度,缺口深度,缺口角度. 应力集中系数Kt=σmax- σm, Kt的大小取决于缺口锐度. 由于缺口产生的脆化倾向,导致工程材料服役安全性降 低,尤其对铁素体钢类,在有缺口的工件上在低温下受到冲 击力时,必需考虑冲击韧性.
一 .新旧标准技术内容的变动
本标准是在原标准GB/T229-1994《金属夏比缺 口冲击试验方法》的基础上修订的.修改采用了 ISO148.1技术内容. 本标准修改后技术内容变化如下:
1 范围
原标准在适用范围中规定温度范围-192℃～ 1000℃,草案考虑到国际标准,没有规定使用 温度范围,但本标准实际上包括了室温,低温 和高温夏比缺口冲击试验. 本标准适用于夏比V型缺口试样冲击吸收能量 的测定,不包括仪器化冲击试验方法,因为已 有GB/T19748-2005《钢材 夏比V型缺口摆锤 冲击试验 仪器化试验方法》.
3 . 符号及术语
本标准草案采用的符号,单位及名称与ISO148.1 是相同的. 这些符号代替了原标准中相应的符号.主要变化 为:,冲击吸收能量用K代替原标准的冲击吸收功AK, 新标准中的符号见标准表1. KV2 , KU2 - 2mm锤刃的冲击值. KV8 , KU8 - 8mm锤刃的冲击值
4. 试样
6.3 试样的转移
新标准取消了原标准中7.10条规定:"试样从液 体介质中移出至打击的时间应在2s之内,试样离开 气体介质至打击的时间应在1s之内". 对高低温冲击试验规定试样从装置中移出至打断 时间应不大于5秒.为保证试样在打击瞬间温度处于 规定范围,在注1中建议了温度补偿值(见附E), 此规定与原标准附录A规定相同.但应指出,转移试 样时间3～5s的间隔所补偿的温度是近似的,因为在 此间隔内温度的变化受到环境温度,材料导热系数, 试样移送时间长短等多种因素影响(见金属夏比冲 击试验国家标准实施指南一书).
二 摆锤
* 势能Ap-标称能量AN 允差:±1% * 指示能量As 的检查: As <±1% AV (测量的吸收功) 或 As <±0.5%Ap(初始位能) * 冲击速度:5～5.5m/s * 摩擦能量损失:空气,轴承,指针 * 打击中心:0.995L±0.005L * 刀刃尺寸:宽度,角度,半径 * 刀刃-试样纵轴线夹角:90°±2°
二. 试验装置
1. 试验机结构 确保试样正确的放置及打击瞬间试验机的刚性. 2. 试验机性能参数 直接参数:机架,摆锤,砧座及支座,指示 装置. 综合性能:试验机误差及重复性. 3. 温度控制仪器 恒温装置温度控制的准确性及稳定性.
三. 试验技术
1.试验前准备 指示装置的回零差及砧座跨距检查与保证. 2.试样的定位 试样打击中心准确性以及试样缺口对称面与砧座间中线的吻合程 度. 3.高,低温冲击试验操作试样整体温度均匀性保证,打击试样瞬 间温度的准确性. 4. 转变温度测定 剪切断面率的测定,侧膨胀值的测定. 5.试验结果处理及试验报告 打击能量不足,卡锤,断口检查,结果有效位数. 这些影响因素均应在试验方法标准中加以限定.
L1=0.995L±0.005L=(0.990～1.000)L
L可通过测定摆锤的摆动周期算出(见GB/T3808的9.5条)
三 砧座和支座
砧座跨距
40(+0.2)mm.冲击能量会随跨度的增加下降,对 脆性材料尤其明显.支座在冲击试验中反复受力有增 大的倾向,会使冲击能量值偏低.
6.4 端面定位
本标准取消了原标准如下规定:对于端面定位的高温冲击 试验,应根据试样膨胀量调整定位机构,其膨胀量按公式L =27.5×α(t-t0)计算. 对于高温冲击试验,由于试样从高温炉中取出至打击时间 间隔太长而导致试样温度降低很多,可能获得不准确的冲击能 量,因此这一间隔应减至最小,要采用端面定位放置试样. 原标准7.6条规定由新标准8.1条的原则保证.