力学性能试验培训课件
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• 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。
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。
• 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。
韧脆转变温度确定方法(2)
• 规定冲击吸收功所对应的温度（ ASTMA370，DIN50115）
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Fra Baidu bibliotek土2℃之内
。 • 恒温槽容量和介质。 • 温度测量精度<1°C。
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
力学性能试验培训课件
2020年4月25日星期六
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。
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
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
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
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
• 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 • GB/T4158 金属艾氏冲击试验方法
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。
• 圆形锻件
n 径向试样 n 切向试样 n 轴向试样
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
总功相同韧性不同
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
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。 • 试验温度，过冷（热）度
• 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
金属冷脆现象及韧脆转变温度
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韧脆转变温度确定方法(1)
• 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)。
• 复试合格判据
n 6个试样冲击功平均值标准值 n 冲击功低于标准值的试样不超过2个 n 冲击功低于标准值70%的试样不超过1个
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
n 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
n 作出冲击吸收功或剪切断面率--温度曲线 n 用内插法求出规定值对应的温度，精确到3C
• 冲击试验试样尺寸：
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
• 焊缝金属冲击试样 • 热影响区冲击试样
• 缺口在焊缝、熔合线或HAZ的位置
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
• 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
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
冲击吸收功结果判定
• 第一次测试合格判据
n 3个试样冲击功平均值标准值 n 小于标准值的试样最多一个 n 每个单个试验值不小于标准值的70%。
试验用介质
试验温度,℃ >200 200～>35 <10～0 0～-70 -70～-105 -105～-192
介质 空气加热 高温油 水+冰 乙醇+干冰 无水乙醇+液氮 液氮
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
• 达到上平台冲击功规定百分率（如50 ％）所对应的温度（DIN50115）
冲击试样断口纤维断面率
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
取样方向
• 轧锻板材
n 纵向试样 n 横向试样
n 长横向：LT n 短横向：ST（Z向）
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。
• 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。
韧脆转变温度确定方法(2)
• 规定冲击吸收功所对应的温度（ ASTMA370，DIN50115）
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Fra Baidu bibliotek土2℃之内
。 • 恒温槽容量和介质。 • 温度测量精度<1°C。
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
力学性能试验培训课件
2020年4月25日星期六
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。
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
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
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
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
• 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 • GB/T4158 金属艾氏冲击试验方法
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。
• 圆形锻件
n 径向试样 n 切向试样 n 轴向试样
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
总功相同韧性不同
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
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。 • 试验温度，过冷（热）度
• 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
金属冷脆现象及韧脆转变温度
cs’ s
t2 tk
t1
t
韧脆转变温度确定方法(1)
• 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)。
• 复试合格判据
n 6个试样冲击功平均值标准值 n 冲击功低于标准值的试样不超过2个 n 冲击功低于标准值70%的试样不超过1个
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
n 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
n 作出冲击吸收功或剪切断面率--温度曲线 n 用内插法求出规定值对应的温度，精确到3C
• 冲击试验试样尺寸：
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
• 焊缝金属冲击试样 • 热影响区冲击试样
• 缺口在焊缝、熔合线或HAZ的位置
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
• 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
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
冲击吸收功结果判定
• 第一次测试合格判据
n 3个试样冲击功平均值标准值 n 小于标准值的试样最多一个 n 每个单个试验值不小于标准值的70%。
试验用介质
试验温度,℃ >200 200～>35 <10～0 0～-70 -70～-105 -105～-192
介质 空气加热 高温油 水+冰 乙醇+干冰 无水乙醇+液氮 液氮
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
• 达到上平台冲击功规定百分率（如50 ％）所对应的温度（DIN50115）
冲击试样断口纤维断面率
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
取样方向
• 轧锻板材
n 纵向试样 n 横向试样
n 长横向：LT n 短横向：ST（Z向）