力学性能试验培训课件

28
Prof. Wang Bin, Testing Center,
2020/11/24
SRIM
29
Prof. Wang Bin, Testing Center,
2020/11/24
SRIM
30
冲击试验的误差
吸收功＝弹性功＋塑性功＋断裂功＋试 样掷出＋机座振动＋空气阻力＋摩擦损 耗＋…… 试样加工 打击中心对正 温度
2020/11/24
SRIM
35
钢的应变时效
钢铁材料，尤其是低碳钢板经过冷加工 变形后长期处于高温或较高温下工作， 其塑性和韧性会明显下降，这种现象被 称为应变时效。钢经应变时效后韧性下 降的程度用应变时效敏感性系数C表示， C=（Ak-Aks）/Ak*100%
Prof. Wang Bin, Testing Center,
V型缺口 45±2 0.25±0.025 1.6m 8±0.05 10±0.05 10±0.10 55±0.60 27.5±0.30
2020/11/24
Prof. Wang Bin, Testing Center, SRIM
U型缺口 / 1±0.07 1.6m 8±0.05，5±0.05 10±0.05 10±0.10 55±0.60 27.5±0.30
Prof. Wang Bin, Testing Center,
2020/11/24
SRIM
27
取样方向
轧锻板材
纵向试样 横向试样
长横向：LT 短横向：ST（Z向）
圆形锻件
径向试样 切向试样 轴向试样
Prof. Wang Bin, Testing Center,
2020/11/24
SRIM
Prof. Wang Bin, Testing Center,
Байду номын сангаас
2020/11/24
SRIM
2
冲击试验标准
GB/T229-1994 金属夏比缺口冲击试验方法
eqvIS01482-1983
IS0832-1976
代替GB/T229-84
GB2106-80
GB4159-84
GB5775-86
GB/T12788 金属夏比冲击断口测定方法
采用V型或2mm深U型缺口的冲击试样,厚度尽量大。
冲击试样应根据钢材的厚度保留其轧制面,且试样缺 口轴线应垂直于轧制面。
未经受应变时效的冲击试样类型和尺寸必须与经受应 变时效的冲击试样一致
Prof. Wang Bin, Testing Center,
2020/11/24
SRIM
38
试验
一般用拉伸应变,拉伸按GB228进行。
SRIM
19
材料最低转变温度试验
确定材料试验值等于标准值的温度
在高于和低于预计转变温度附近每个温度试验一个试样，记录 每个温度到0.5C
作出冲击吸收功或剪切断面率--温度曲线 用内插法求出规定值对应的温度，精确到3C
如所求温度等于或低于规定值，则结果合格
如所求温度高于规定值，但不超过12C，重复 进行两次试验，如两次试验所求温度等于或低于 规定值，则结果合格
力学性能试验培训
1.金属韧性 2.金属工艺性能
Prof. Wang Bin, Testing Center, SRIM
1.金属的韧性
定义：金属在断裂前吸收变形能量的能 力。
分类：静力韧性、冲击韧性、断裂韧性。
金属韧性通常随加载速度提高、温度降 低、应力集中程度加剧而减少。
材料的冲击韧度不光取决于材料本身的 内在因素。
Prof. Wang Bin, Testing Center,
2020/11/24
SRIM
37
压缩试样
厚 度 >=12mm 的 钢 材 , 压 缩 样 坯 的 尺 寸 为 12×12×57mm,并应保留一面轧制面。
厚度为6mm至小于12mrn的钢材,压缩样坯的尺寸为 a×12×57mm,此时应保留两面轧制面。
韧脆转变温度：在一系列不同温度的冲击试验 中，冲击吸收功急剧变化或断口韧性急剧转变 的温度区域
Prof. Wang Bin, Testing Center,
2020/11/24
SRIM
6
试验设备
冲击试验机打击能量：30OJ和150J 打击速度：5.0～5.5m/s。 试验机的试样支座及摆锤刀刃尺寸 试验机的并定期检定 温度控制装置：温度稳定在土2℃之内。 恒温槽容量和介质。 温度测量精度<1°C。
规定冲击吸收功所对应的温度 （ASTMA370，DIN50115） 达到上平台冲击功规定百分率（如50 ％）所对应的温度（DIN50115）
Prof. Wang Bin, Testing Center,
2020/11/24
SRIM
23
Prof. Wang Bin, Testing Center,
2020/11/24
Prof. Wang Bin, Testing Center,
2020/11/24
SRIM
20
金属冷脆现象及韧脆转变温度
cs’ s
2020/11/24
t2 tk
t1
Prof. Wang Bin, Testing Center,
SRIM
t
21
韧脆转变温度确定方法(1)
2020/11/24
冲击吸收功--温度曲线上平台与下平台 区 间 规 定 百 分 数 (n) 所 对 应 的 温 度 , 用 ETTn表示(如ETT50)。
GB/T4158 金属艾氏冲击试验方法
Prof. Wang Bin, Testing Center,
2020/11/24
SRIM
3
适用范围和试验原理
适用范围：本标准适用于温度在-192～ 1000℃范围内金属夏比V型缺口和U型缺口 试样的冲击试验。
其他类型缺口及无缺口试样的冲击试验可 参考本标准。
脆性断面率一一温度曲线中规定脆性断 面率(n)所对应的温度,用FATTn表示(如 FATT50，FATT90)。 侧膨胀值--温度曲线上平台与下平台区 间某规定侧膨胀值所对应的温度,用 LETT表示。
Prof. Wang Bin, Testing Center,
SRIM
22
韧脆转变温度确定方法(2)
2020/11/24
SRIM
13
试验
室温冲击试验应在10～35℃进行,温度要求严格的 试验应在20士2℃进行。
试验机一般在摆锤最大能量的10%～90%范围内使 用。
试验前应检查摆锤空打时被动指针回零差不应超 过最小分度值的四分之一。
尺寸测量。
试样应紧贴支座放置，缺口对称面与两支座对称 面偏差不应大于0.5mm。
2020/11/24
SRIM
17
冲击吸收功结果报告
由于试验机打击能量不足使试样未完全折断时， 应在试验数据之前加大于符号“>”； 其他情况则应注明“未折断”。 冲击吸收功应至少保留两位有效数字
Prof. Wang Bin, Testing Center,
2020/11/24
SRIM
18
冲击吸收功结果判定
2020/11/24
SRIM
34
缺口根部半径对冲击性能影响
半径/mm 高能量样/J 中能量样/J 低能量样/J
0.25±0.025 103±5.2 60.3±3.0 16.9±1.4
0.13
98
56.5
14.6
0.38
108.5
64.3
21.4
Prof. Wang Bin, Testing Center,
Prof. Wang Bin, Testing Center,
2020/11/24
SRIM
31
Prof. Wang Bin, Testing Center,
2020/11/24
SRIM
32
总功相同韧性不同
Prof. Wang Bin, Testing Center,
2020/11/24
SRIM
33
Prof. Wang Bin, Testing Center,
2020/11/24
SRIM
5
术语及定义
冲击吸收功：规定形状和尺寸的试样在冲击试 验力一次作用下折断时所吸收的功
脆性断面率：脆性断口面积占试样断口总面积 的百分率
冲击吸收功-温度曲线：在一系列不同温度的冲 击试验中，冲击吸收功与试验温度的关系曲线
9
冲击试验试样尺寸：
Prof. Wang Bin, Testing Center,
2020/11/24
SRIM
10
焊接冲击试样
焊接接头取样方法：焊接接头冲击试验时，试 样缺口位置应按要求开在焊缝、熔合线或热影 响区，缺口轴线应垂直焊缝表面。
焊接接头冲击试样的热影响区缺口位置：其缺 口轴线与熔合线的距离t应由产品技术条件规 定
SRIM
24
Prof. Wang Bin, Testing Center,
2020/11/24
SRIM
25
冲击试样断口纤维断面率
Prof. Wang Bin, Testing Center,
2020/11/24
SRIM
26
冲击试验的影响因素
化学成分 金相组织 取样方向 试验温度 材料缺陷 试样形状 表面质量 缺口位置
试验温度，过冷（热）度
Prof. Wang Bin, Testing Center,
2020/11/24
SRIM
14
Prof. Wang Bin, Testing Center,
2020/11/24
SRIM
15
试验用介质
2020/11/24
试验温度,℃ >200 200～>35 <10～0 0～-70 -70～-105 -105～-192
2020/11/24
SRIM
36
拉伸试样
样坯切取的部位、取向
避免产生加工硬化或热影响改变钢材的 性能。
厚 度 >=12mm 的 钢 材 拉 伸 样 坯 尺 寸 为 12×12×Lmm，并应保留一面轧制面。
厚度为6mm至小于12mm的钢材,拉伸样 坯尺寸为a×12×Lmm，a为钢材的实际 厚度,此时应保留两面轧制面。
Prof. Wang Bin, Testing Center,
2020/11/24
SRIM
7
冲击试样
V型缺口冲击试样 U型缺口冲击试样 小尺寸冲击试样 冲击试样的加工
Prof. Wang Bin, Testing Center,
2020/11/24
SRIM
8
夏比缺口试样尺寸
缺口角度 缺口半径 缺口底部粗糙度 缺口厚度(深度) 试样厚度 试样宽度 试样长度 试样半长度
缺口深度对冲击性能的影响
深度/mm 高能量样/J 中能量样/J 低能量样/J
2.0±0.025 103±5.2 60.3±3.0 16.9±1.4
2.13
97.9
56
15.5
2.04
101.8
57.2
16.8
1.97
104.1
61.4
17.2
Prof. Wang Bin, Testing Center,
试验原理：用规定高度的摆锤对处于简支 梁状态的缺口试样进行一次性打击,测量 试样折断时的冲击吸收功。
Prof. Wang Bin, Testing Center,
2020/11/24
SRIM
4
冲击试验的应用
作为韧性指标，为设计选材和研制新型 材料提供依据 检查和控制冶金产品质量 监督热加工工艺质量 评定材料在不同温度下的脆性转化趋势 确定应变时效敏感性 缺口敏感性指标。
焊缝金属冲击试样
热影响区冲击试样
Prof. Wang Bin, Testing Center,
2020/11/24
SRIM
11
缺口在焊缝、熔合线或HAZ的位置
Prof. Wang Bin, Testing Center,
2020/11/24
SRIM
12
Prof. Wang Bin, Testing Center,
一般低碳钢的残余应变量应为10%,低合 金钢应为5%,其偏差均为土0.5%。
可采用压缩应变。压缩残余应变量与拉 伸相同。
人工时效：在250士10℃下均匀加热保温 一小时,然后在空气中冷却至室温。
Prof. Wang Bin, Testing Center,
2020/11/24
SRIM
39
试验
测定应变时效冲击吸收功或应变时效冲击韧性 值一般为三个冲击试样。 测定应变时效敏感性系数一般为六个试样：三 个未经受应变时效,三个经过应变时效状态。 冲击试验均应按照G229进行。测定应变时效敏 感性系数时,未经受应变时效与经受应变时效状 态的冲击试验,应在同一台冲击试验机上进行。
介质 空气加热 高温油 水+冰 乙醇+干冰 无水乙醇+液氮 液氮
Prof. Wang Bin, Testing Center,
SRIM
16
冲击试验结果
数值修约 结果表示：AkV，AkU2，AkU5 不同类型和尺寸试样的试验结果不能直 接对比和换算。 ak值
Prof. Wang Bin, Testing Center,
第一次测试合格判据
3个试样冲击功平均值标准值 小于标准值的试样最多一个 每个单个试验值不小于标准值的70%。
复试合格判据
6个试样冲击功平均值标准值 冲击功低于标准值的试样不超过2个 冲击功低于标准值70%的试样不超过1个
Prof. Wang Bin, Testing Center,
2020/11/24