冲击试验

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缺口在焊缝、熔合线或热影响区的 位置
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冲击试验机
由机架、摆锤、砧座、指示装置及摆锤释放、制动和 提升机构等组成。
分类：
– 摆锤刀刃半径：2mm，8mm – 送样方式：手动送样，自动送样 – 指示装置：表盘式，数显式
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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
为清楚地显示出焊缝，开缺口前，可用 硝酸酒精等试剂对试样进行侵蚀，然后 按要求进行划线。
小尺寸试样进行高能量冲击试验其影响很小可 不加垫片。
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V型缺口夏比冲击试样对中夹钳
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试样与摆锤冲击试验机支座及砧座相对位置
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试验操作要点
操作过程
– 将摆锤扬起并锁住，从动指针拨到最大冲击能量位置 （数字显示装置清零），放好试样，释放摆锤使其下 落打断试样，任其向前继续摆动直到达到最高点后回 摆动至最低点，使用制动闸将摆锤刹住使其停止在垂 直稳定位置，读取吸收能量数值
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与试验机有关的因素
试验机的精度
– 冲击试验机能量指示装置的相对误差尤其 是能量指示装置的回零差对冲击试验结果 有直接影响。
摆锤与机架的配合
– 摆锤与机架的相对位置的正确性及稳定性， 尤其是冲击刀刃与支座跨距中心的重合性 及摆锤刀刃与试样纵向轴线的垂直度对于 获得准确试验结果有很大的影响。
– 缺口深度、根部曲率半径及角度决定缺口附近应力集中程度，从 而影响该试样的吸收能量，制备应特别仔细
需热处理的样品，应在最后精加工前进行热处理
试验前应对试样进行适当标记，标记位置应尽量远离缺口，
且不得标在与支座、砧座或摆锤刀刃接触的面上，试样标
12.0记6.20应20 避免对冲击吸收能量的zzf 影响。
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试验前准备工作
进行空打试验
– 试验前应检查摆锤空打时的回零差或空载能耗：将摆 锤扬起至预扬角位置，把从动指针拨到最大冲击能量 位置（如果使用的是数字显示装置，则应清零），释 放摆锤，读取零点附近的被动指针的示值△E1（即回 零差），摆锤回摆时，将被动指针拨至最大冲击能量 处，摆锤继续空击，被动指针被带到某一位置，其读 数值为△E2，差值之半为该摆锤的能量损失值
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术语及定义
实际初始势能（势能） Kp ：对
试验机直接检验测定的值。
吸收能量K：由指针或其他指示
装置示出的能量值。
–KV和KU表示缺口几何形状，用下
标数字2或8表示摆锤刀刃半径，
例如KV2。
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第二节 夏比冲击试样与试验 设备
标准尺寸冲击试样
冲击试验机应稳定牢固地安装在基础上。
所有测量仪器均应溯源至国家或国际标准并在合适的 周期内进行校准
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2mm摆锤刀刃
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8mm摆锤刀刃
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试验设备
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第三节 常温冲击试验
试验前准备工作
注意试验温度
– 无规定时，室温冲击试验在23℃±5℃范 围进行（注意与其他力学性能试验的室温 10℃~35℃不同）
– GB/T 3808-2002 摆锤式冲击试验机的检验
– GB/T 19748-2005 钢材 夏比V型缺口摆锤冲击试验 仪器化试
验方法
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第一节 冲击试验原理
试验原理和适用范围
试验原理：将规定几何形 状的缺口试样置于试验机 两支座之间，缺口背向打 击面放置，用摆锤一次打 断试样，测定试样的吸收 能量 。
– 尺寸增大，特别是宽度的增加，会使约束程度增加，导致脆 性断裂，降低吸收能量。
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缺口深度对冲击性能的影响
深度/mm 高能量样 /J
2.0±0.0 103±5.2 25
2.13
97.9
中能量样 /J
60.3±3. 0
56
低能量样 /J
16.9±1. 4
15.5
2.04
101.8
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。
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冲击试验标准
GB/T229-2007金属材料 夏比摆锤冲击试验方法
– ISO148-1:2006,MOD
– 代替GB/T229-1994
– 2008年6月1日实施
其他相关标准
– GB/T 18658-2002 摆锤式冲击试验机检验用夏比V型缺口标 准试样
限建议不低于试验机最小分辨力的25倍。
– 根据相关产品标准规定选择摆锤刀刃半径(2mm或 8mm)
低能量的冲击试验，一些材料用2mm和8mm摆锤刀刃 试验测定的结果有明显不同，2mm摆锤刀刃的结果可能 高于8mm摆锤刀刃的结果
– 试验前应检查并保证砧座跨距应为40+0.2mm。
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90°
±2°
度
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90°
±2°
名称 l长度 高度 -标准试样宽度 -小试样宽度
缺口底部高度
缺口根部半径 缺口对称面-端部距离 缺口对称面-试样纵轴角度
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试样纵向面间夹角
U型缺口试样
公称尺寸
机加工公差
55mm
±0.60mm
10mm
±0.11mm
10mm
±0.11mm
复试合格判据
– 6个试样冲击功平均值标准值
– 12.06.2020 冲击功低于标准值的zzf 试样不超过2个
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第四节 影响冲击性能测定的 主要因素
与材料有关的因素
化学成分、金相组织、晶粒度、以及是 否含有夹渣、偏析、白点、裂纹以及非 金属夹杂物超标等冶金缺陷或过热、过 烧、回火脆性等热加工缺陷都对样品的 冲击性能产生影响
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与试验过程有关的因素
试验温度
– 对于大多数材料，吸收能量随温度而变化，因此， 温度控制的精度、保温时间以及高温、低温冲击试 验时试样从保温介质中移出至打断的时间间隔都可 能影响试验结果。
冲击试样的定位
– 试样安放的位置，如果使试样缺口轴线与偏离支座 跨距中心，则最大冲击力没有作用在缺口根部截面 最小处，将会造成吸收能量偏高。
(55×10×10)mm，中间有V型或U型缺口。
– V型缺口应有45º夹角，其深度为2mm，底部曲率半径 为0.25mm。
– U型缺口深度一般应为2mm或5mm，底部曲率半径为 1mm。
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试样类型和小尺寸试样
选择试样类型的原则应根据试验材料的产品 技术条件、材料的服役状态和力学特性
如果试样卡在试验机上，则试验结果无效，应重新补做试验
– 此时应彻底检查试验机，以免试验机受到损伤以影响测量的准确性。
如断裂后检查显示出试样标记是在明显的变形部位，试验结果可能 不代表材料的性能，应在试验报告中注明。
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冲击吸收功结果判定
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%。
– 一般来说，只有当试样缺口轴线与线支座跨距中心 偏离超过0.5mm时，对试验结果才有明显影响。
力学性能试验培训
第六章 金属夏比冲击试验
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第六章 金属夏比冲击试验
前言 第一节 冲击试验原理 第二节 夏比冲击试样与试验设备 第三节 常温冲击试验 第四节 冲击试验影响因素
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韧性概念
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、
V型缺口试样
公称尺寸 机加工公差
55mm
±0.60mm
10mm
±0.075mm
10mm
±0.11mm
7.5mm
±0.11mm
5mm
±0.06mm
2.5mm
±0.04mm
45°
±2°
8mm
±0.075mm
缺口根部半径
0.25mm ±0.025mm
缺口对称面-端部距离
27.5mm
±0.42mm
缺口对称面-试样纵轴角
7.5mm
±0.11mm
5mm
±0.06mm
8mm
±0.09mm
5mm
±0.09mm
1mm
±0.07mm
27.5mm
±0.42mm
90°
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90°
±2°
13
±2°
试样制备
样坯切取应按相关产品标准或GB/T2975执行，避免过热或 冷加工硬化
试样开切口的目的是为了在切口附近造成应力集中，使塑 性变形局限在切口附近不大的体积范围内，并保证试样一 次就被冲断，使断裂就发生在切口处。
相对回零差不应大于0.1%（以最大量程300J为例， 其回零差应不超过0.3J）。相对能量损失不应大于 0.5%。
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试验操作要点
试样定位
– V型缺口自动对中夹钳
– 试样缺口对称面偏离两砧座间的中点小于 0.5mm
– 小尺寸试样进行低能量冲击试验时，应在支 座上放置适当厚度的垫片，使试样打击中心 高度为5mm（相当于宽度10mm标准试样 打击中心的高度）
57.2
16.8
1.97
104.1
61.4
17.2
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缺口根部半径对冲击性能影响
半径/mm 高能量样 中能量样 低能量样
/J
/J
/J
0.25±0.0 103±5.2 60.3±3.0 16.9±1.4 25
0.13
98
56.5
14.6
0.38
108.5
64.3
21.4
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操作设备和安放试样为一人。
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冲击试验结果
吸收能量有效位数
– 吸收能量应至少保留两位有效数字（至少估读到0.5J）
吸收能量的表示方法
– V型缺口试样在2mm摆锤刀刃下冲击吸收能量：KV2 – V型缺口试样在8mm摆锤刀刃下冲击吸收能量：KV8 – U型缺口试样在2mm摆锤刀刃下冲击吸收能量：KU2 – U型缺口试样在8mm摆锤刀刃下冲击吸收能量：KU8
适用范围：测定金属材料 在夏比冲击试验中吸收能 量的方法（V型和U型缺口 试样）。
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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。
冲击试验得到广泛应用的原因所在
导致冲击试验结果的离散性较大。
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与样品取样和制备有关的因素
取样方向
– 沿轧制方向取样，垂直于轧制方向开缺口，冲击值较高；
缺口加工质量
– 试样缺口深度、缺口根部曲率半径及缺口角度
– 缺口根部的表面质量，加工硬化、加工痕迹
试样尺寸
– 试样宽度增加会使金属在冲击中塑性变形体积的增加，从而 导致试样吸收能量的增加。
– 规定时，在规定温度±2℃范围内进行。
检查试样尺寸
– 用游标卡尺测量宽度、厚度、缺口处厚度；
– 用光学投影仪检查缺口尺寸。
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试验前准备工作
选择冲击试验机
– 根据所试验材料，估计试样吸收能量大小，选择合
适的冲击试验机能力范围，使试样吸收能量K不超 过实际初始势能Kp的80﹪，试样吸收能量K的下
试样数量
– 试样数量按相应产品标准规定
– 由于冲击试验结果比较离散，试样数量一般都不少于
3个。 12.06.2020
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实验注意事项
摆杆摆动平面的两侧设置安全网，以防 止试样断裂飞出伤人。
冲击时在场人员须站在摆杆摆动平面的 两侧，严防迎着摆锤站立。
摆杆扬起，安放试样时，任何人不准按 动摆杆下落按钮，以防摆杆下摆冲击伤 人。
– 一般情况下，尖锐缺口和深缺口试样适用于韧性 较好的材料。
当试验材料厚度<10mm：宽度7.5mm、 5mm或2.5mm的小尺寸试样
– 其他尺寸与标准试样相同 – 缺口开在试样的窄面上。
试样的加工
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名称 l长度 高度 -标准试样宽度 -小试样宽度
缺口角度 缺口底部高度
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试验中几种情况的处理
试样吸收能超过试验机能力的80﹪，在试验报告中应报告为近似 值并注明超过试验机能力的80﹪。
试样试验后没有完全断裂，可以报出冲击吸收能量，或与完全断裂 试样结果平均后报出。
试验机打击能量不足使试样未完全断开，吸收能量不能确定，试验 报告应注明用×J的试验机试验，试样未断开。