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试验报告
• 冲击试验报告应包括如下必要的内容：
所采用的试验方法标准号，试样相关资料（例如钢种、 炉号等）、缺口类型（缺口深度）、试样尺寸、试验温 度、吸收能量（KV2,KV8,KU2,KU8）、试验日期等； 有时还需增加下列内容：如试样的取向、试验机的标 称能量、侧膨胀值LE、断口形貌与剪切断面率、吸收能 量—温度曲线、转变温度及判定标准以及没有完全断裂 的试样数等。
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夏比摆锤冲击试验原理
• 如不考虑空气阻力及摩擦力等能量损失,则冲断 试样的吸收功为: • K=F×L(cos β -cos α)
式中F-摆锤的重力,N; L-摆长(摆轴至锤重心之间的距离),m; α-冲击前摆锤扬起的最大角度,rad; β-冲击后摆锤扬起的最大角度, rad.
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为了消除试样与砧座间的明显间隙,防止断样与支座相互作 用,可用自动对中夹钳,将试样从控温介质中移至并紧贴试验机 砧座放置,并使锤刃沿缺口对称面打击试样缺口的背面,试样缺 口对称面偏离两砧座间的中点应不大于0.5mm.(如图所示) 当使用小尺寸试样进行低能量的冲击试验时,因为摆锤要吸 收额外能量,因此应在支座上放置适当厚度的垫片以垫高试样, 使试样打击中心的高度为5mm(相当于宽度10mm标准试样打 击中心的高度.)小尺寸试样进行高能量冲击试验,其影响很小, 可不加垫片.
名称 长度 高度
序号 l h
宽度w 标准试样 w 小试样 小试样 小试样 w w
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冲击试样的尺寸与偏差(续)
序号 公称尺寸 机加工公差 公称尺寸 机加工公差 (V型缺口) (V型缺口) (U型缺口) (U型缺口) 1 2 3 4 45º 8mm 0.25mm 27.5mm 90º 90º ± 2º ±0.075mm ±0.025mm ±0.42mm ± 2º ± 2º — 8mm 5mm 1mm 27.5mm 90º 90º — ±0.09mm ±0.09mm ±0.07mm ±0.42mm ± 2º ± 2º
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前言
• 试样加工简便、试验时间短，试验数据对材料组织 结构、冶金缺陷等敏感
评价材料冲击韧性应用最广泛的一种传统力学性能试验； ——评定金属材料在冲击载荷下韧性的重要手段；
——
夏比冲击试验的主要用途
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¾ 评价材料对大能量一次冲击载荷下破坏的缺 口敏感性； ¾ 检查和控制材料的冶金质量和热加工质量; ¾ 评定材料在高低温条件下的韧脆转变特性; ¾ 评估构件的寿命和可靠性
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低温冲击试验
（一）试样保温时间：
在低温冲击试验中，试样应在规定温度下保持足够时间， 以使试样整体达到规定的均匀温度，如果使用液体介质， 介质温度应在规定温度±1 ºC以内，保持至少5min；当使 介质温度应在规定温度 用气体介质冷却试样时，试样距低温装置内表面以及试样 与试样之间应保持足够的距离，试样应在规定温度下保持 至少20min。 测定介质温度的仪器推荐置于一组试样中间处，同时，用 于移取试样所用的夹具也应放于相同温度的冷却介质中， 确保与介质温度基本相同。
试样制备
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缺口深度、缺口根部曲率半径及缺口角度→ 缺口附近的应力 集中程度→ 试样的吸收能量 因此,对缺口的制备应特别仔细,保证缺口根部处没有影响吸 收能的加工痕迹.缺口对称面应垂直于试样纵向轴线. 试样表面粗糙度(除端部外)Ra值应优于5 μm;对于需热处理 的试验材料,应在最后精加工前进行热处理,除非已知两者顺 序改变不导致性能的差别;对于自动定位试样的试验机,试样 缺口对称面与端部的距离公差建议为±0.165mm.
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室温冲击试验—试验前准备工作
• • •
(四)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 ΔE1(即回零差)摆锤 E1 = 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ΔE2,差值之半为该摆锤的能量损失值,则 相对回零差: 相对能量损失:
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室温冲击试验—试验前准备工作
(一)注意试验温度: 如没有规定,室温冲击试验应在(23±5)ºC范围进 行(注意与拉伸试验的室温10~35ºC不同).如有规 定,应在规定温度±2 ºC范围内进行. (二)检查试样尺寸 用最小分度值不大于0.02mm的量具测量试样的宽 度,厚度,缺口处厚度;用光学投影仪检查缺口尺寸 ,看其是否符合标准的要求.
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前言
• 韧性可分为静力韧性、冲击韧性和断裂韧 性，其中评价冲击韧性（即在冲击载荷下， 材料塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力） 的试验方法，按其服役工况有简支梁下的冲 击弯曲试验（夏比冲击试验），悬臂梁下的 冲击弯曲试验（艾氏冲击试验）以及冲击拉 伸试验等。 • 夏比冲击试验中测定的吸收能量K值缺乏明 确的物理意义，不能作为表征金属制件实际 抵抗冲击载荷能力的韧性判据。
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试验操作要点
试样数量
试样的数量应执行相应产品标准的规定.一般,由于冲击试 验结果比较离散,所以对每一种材料试验的试样数量一般 都不少于3个.
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冲击试验结果处理
（一）吸收能量的有效位数： 吸收能量应至少保留两位有效数字（至少估读到 0.5J），即: 吸收能量在100J及以上时，应是三位数字，如 140J; 吸收能量在10~<100J时，应为2位有效数字，如 75J； 吸收能量在10J以下时，应保留小数点后一位数 字， 一般修约到0.5J，如7.5J，修约方法按GB/T 8170 执行。
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冲击试样的尺寸与偏差
公称尺寸 机加工公差 公称尺寸 (V型缺口) (V型缺口) (U型缺口) 55mm 10mm 10mm 7.5mm 5mm 2.5mm ±0.60mm ±0.075mm ±0.11mm ±0.11mm ±0.06mm ±0.04mm 55mm 10mm 10mm 7.5mm 5mm — 机加工公差 (U型缺口) ±0.60mm ±0.11mm ±0.11mm ±0.11mm ±0.06mm —
China Iron & Steel Research Institutes Group
金属材料 夏比摆锤冲击试验方法
钢铁研究总院 2009年5月
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前言
• 本标准修改采用ISO148-1:2006金属材料 夏比摆 锤冲击试验 第1部分：试验方法 • 本标准替代GB/T 229-1994金属冲击试验方法和 GB/T 12778-1991金属冲击断口测定方法
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夏比摆锤冲击试验原理
• 夏比摆锤冲击试验是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.如图所示.
夏比摆锤冲击试验原理
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• 试样的吸收能量在试验中用摆锤冲击前后的 位能差测定: • K=A-A1 • A=FH1=FL(1-cosα) • A1=FH2=FL(1-cosβ) • 式中A-摆锤起始位能,J • A1-摆锤打击试样后的 位能,J.
名称 缺口角度 缺口底部高度 缺口底部半径 缺口对称面-端部 距离 缺口对称面-试样 纵轴角度
试样纵向面间夹角 5
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试样制备
• 样坯切取应按相关产品标准或GB/T2975-1998«钢 及钢产品 力学性能试验取样位置及试样制备» • 试样制备过程,应使由于过热或冷加工硬化而改变 材料冲击性能的影响减至最小.
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室温冲击试验—试验前准备工作
(三)选择冲击试验机 根据所试验材料牌号和热处理工艺,估计试样吸收能量的大 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的下限建议不低于试 验机最小分辨力的25倍. GB/T229-2007规定了两种摆锤刀刃的直径,对于低能量的冲 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的结果.应根据相关 产品标准的规定选择摆锤刀刃半径. 试验前应检查并保证砧座跨距应为40+0.2mm.
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冲击试验机
• 为避免因刚度下降而影响试验结果,冲击试验机 应稳定牢固地安装在厚度大于150mm的混凝土 地基或质量大于摆锤40倍的基础上. • 对于新出厂的摆锤式冲击试验机,应按照GB/T 3808-2002« 摆锤式冲击试验机的检验»进行验收; • 对于日常使用的试验机,应定期按JJG145« 摆锤 式冲击试验机检定规程»进行检定.
夏比冲击试样
• 试样类型与尺寸: 标准尺寸冲击试样为长55mm,横截面 10mm×10mm的长方体,在试样长度中间有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.
夏比冲击试样
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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,一般情况下,尖锐缺口深缺 口试样适用于韧性较好的材料. • 当试验材料的厚度在10mm以下而无法制备标准试样时, 可采用宽度7.5mm,5mm或2.5mm的小尺寸试样.小尺寸 试样的其他尺寸及公差与相应缺口的标准试样相同. • 缺口应开在试样的窄面上.
δE1 =
ΔE1 × 100% E0
δE 2 =
Δ E 2 − Δ E1 × 100 % 2E0
• • • •
式中E0—摆锤最大冲击能量. 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%.