第六章金属夏比冲击试验
工程中，还有许多机件是快速加载即冲击载荷及低温条件下工作的，如：汽车在凸凹不平的道路上行驶；飞机的起飞和降落；材料的压力加工等；其性能将与常温、静载的不同。金属材料在使用过程中除要求足够强度和塑性外，还要求有足够的韧性。
一.韧性的定义：就是材料在弹性变形、塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。韧性好的材料在服役条件下不至于突然发生脆性断裂，从而使安全得到保证。
二.韧性的分类：分为静力韧性、冲击韧性和断裂韧性。
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。
缺口
冲击载荷使塑性变形得不到充分发展，更灵敏地反映材料的变脆倾向。
降低温度（脆断趋势）
三.夏比冲击试验的优缺点：夏比冲击试验是由法国工程师夏比(Charpy)建立起来的，虽然试验中测定的冲击吸收功Ak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，但因其试样加工简便、试验时间短，试验数据对材料组织结构、冶金缺陷等敏感而成为评价金属材料冲击韧性应用最广泛的一种传统力学性能试验。
四.夏比冲击试验的主要用途：
1.评价材料对大能量一次冲击载荷下破坏的缺口敏感性。零部件截面的急剧变化从广义上都可视作缺口，缺口造成应力应变集中，使材料的应力状态变硬，承受冲击能量的能力变差。由于不同材料对缺口的敏感程度不同，用拉伸试验中测定的强度和塑性指标往往不能评定材料对缺口是否敏感，因此，设计选材或研制新材料时，往往提出冲击韧性指标。
2.检查和控制材料的冶金质量和热加工质量。通过测量冲击吸收功和对冲击试样进行断口分析，可揭示材料的夹渣、偏析、白点、裂纹以及非金属夹杂物超标等冶金缺陷；检查过热、过烧、回火脆性等锻造、焊接、热处理等热加工缺陷。
3.评定材料在高、低温条件下的韧脆转变特性用系列冲击试验可测定材料的韧脆转变温度，供选材时参考，使材料不在冷脆状态下工作，保证安全。而高温冲击试验是用来评定材料在某些温度范围如蓝脆、重结晶等条件下的韧性特性。
五.标准
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） GB/T4158－1984
冲击拉伸试验
冲击扭转试验
夏比冲击试验按试验温度可分为高温、低温和常温冲击试验，按试样的缺口类型可分为V 型和U 型两种冲击试验。现行国家标准GB/T229－1994《金属夏比缺口冲击试验方法》将以上所涉及的试验方法统一合并在一个标准内，更加便于执行。
第一节 冲击试验原理
夏比冲击试验是将具有规定形状、尺寸和缺口类型的试样，放在冲击试验机的试样支座上，使之处于简支梁状态。然后用规定高度的摆锤对试样进行一次性打击，如图6-1所示，实质上就是通过能量转换过程，测量试样在这种冲击下折断时所吸收的功。
试样的冲击吸收功在试验中用摆锤冲击前后的位
能差测定:
A k = A －A 1 (6-1)
()αcos 11-==FL FH A (6-2)
()βcos 121-==FL FH A (6-2)
式中 A ——摆锤起始位能，J ；
A 1——摆锤打击试样后的位能，J 。
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
()αβCOS COS L F A K -?= (6-4)
式中 F ——摆锤的重力，N ；
L ——摆长(摆轴至锤重心之间的距离)，mm ；
α——冲击前摆锤扬起的最大角度，弧度；
β——冲击后摆锤扬起的最大角度，弧度。
第二节夏比冲击试样与试验设备
一、冲击试样
标准夏比缺口冲击试样的结构示意图见图6-2～图6-4。
1.冲击弯曲试验试样的种类：
夏比v型缺口冲击试样
缺口试样（我国以前称夏氏试样）
夏比u型缺口冲击试样，缺口深度分别为2和5mm两种
（我国以前称梅氏试样）
无缺口冲击试样：适用于脆性材料（球铁、工具钢、淬火钢等）
2.冲击试样开缺口的目的是：使缺口附近造成应力集中，保证在缺口处破断。缺口的深度和尖锐程度对冲击吸收功影响显著。缺口越深、越尖锐，A
k
值越小，材料表现的脆性越大。
所以，不同类型和尺寸试样的A
k 值不能相
互换算和直接比较。
3.试样类型的选择原则：
①一般情况下，尖锐缺口和深缺口试样适用于韧性较好的材料。
②当试验材料的厚度在lOmm以下而无法制备标准试样时，可采用宽度7.5mm或5mm 等小尺寸试样。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。缺口应开在试样窄面上。
③缺口几何参数的影响：a由于冲击试样的缺口深度、缺口根部曲率半径及缺口角度决定缺口附近的应力集中程度从而影响该试样的冲击吸收功，试验前应检查这几个尺寸参数。b 缺口底部表面质量缺口底部应光滑，不应出现与缺口轴线平行的加工痕迹和划痕缺口底部表面粗糙度参数Ra应不大于1.6μm。
④试验前应对试样进行适当的标记，以避免混淆，但标记的位置不应影响试样的支承和定位，并且应尽量远离缺口。
⑤焊接接头冲击试样的形状和尺寸与相应的标准试样相同，但其缺口轴线应当垂直焊缝表面，如图6-5所示。试样的缺口按试验要
求可分别开在焊缝、熔合线或热影响区，其中
开在热影响区的缺口轴线与熔合线的距离按产
品技术条件规定，如图6-6所示。
二、冲击试验机
1.组成和型号摆锤式冲击试验机主要
由机架、摆锤、试样支座、指示装置及摆锤释放、制动和提升机构等组成。目前国产的摆锤式冲击试验机型号很多，如:JB-30A、JB-30B、JBG-30、JBD-30、JBD-30A等，各种试验机的基本技术参数是相同的，结构形式及操作方法也基本一致，例如最大打击能量分别为300J（±10J）和15OJ(±10J)两档，打击瞬间摆锤的冲击速度在5.0～5.5m/s之间，这些均符合GB/T229-1994标准的要求，它们的主要区别在送样方式(手动或自动)和指示装置(表盘或数显)上。
2.安装要求为避免其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 15Omm的混凝土地基或质量大于摆锤40倍的基础上，同时试验机的试样支座及摆锤刀刃尺寸应符合图6-7的规定。
3.选用及日常检查对于新出厂的摆锤式冲击试验机，应按照GB3808《摆锤式冲击试验机》进行验收检查，对于日常使用的试验机，应定期按JJGl45《摆锤式冲击试验机检定规程》进行检定。
使用冲击试验机时，不能用大能量的试验机去打击吸收功很小的样品。以免造成较大的误差，见下图。一般规定使用能量的下线为最大打击能量的10％。
三、温度控制系统
高温冲击试验的温控装置由：加热炉、温度控制仪器、热敏元件组成。
使用液体冷却试样
低温冲击试验的制冷和控制装置由喷射冷源的气体
压缩机制冷的低温槽
四、温度测量系统
高温冲击试验时，一般采用热电偶测温
低温冲击试验时，一般采用最小分度值不大于1℃的玻璃温度计。
第三节常温冲击试验
一、试验前的准备工作
1.试验温度 10～35℃。严格时试验在20℃±2℃。
2.检查试样尺寸
3.选择冲击试验机在试验机摆锤最大能量的10％～90％范围内。
4.进行空打试验将摆锤扬起至扬角位置，把从动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(即回零差)，回零差不应超过最小分度值的1/4(以最大量程300J为例，最小分度值为2J,1/4分度值为0.5J，其回零差应不超过0.5J)。
二、试验操作要点
(一)试样的定位
将试样紧贴支座放置，并使试样缺口的背面朝向摆锤刀刃。试样缺口用专用的对中夹钳或定位规收中，使缺口对称面位于两支座对称面上，其偏差不应大于0.5mm。
(二)操作过程
将摆锤扬起至预扬角位置并锁住，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，则清零)，放好试样，确认摆锤摆动危险区无人后，释放摆锤使其下落打断试样，并任其向前继续摆动，直到达到最高点并向回摆动至最低点时，使用制动闸将摆锤刹住，使其停止在垂直稳定位置，读取被动指针在示值度盘上所指的数值(数字显示装
置的显示值)，此值即为冲击吸收功。
(三)试样数量
由于冲击试验结果比较离散，一般对每一种材料试验的试样数量不少于3个。
三、冲击试验结果处理及试验报告
(一)冲击吸收功的有效位数
冲击吸收功应至少保留2位有效数字，即冲击吸收功在1OOJ及以上时，应是3位数字，如12OJ；冲击吸收功在10～1OOJ时，应为2位数字，如75J；冲击吸收功在lOJ以下时，应保留小数点后1位数字，一般修约到0.5J，如7.5J，修约方法按GB8170执行。这样报告的试验结果基本上能与试验测量系统的不确定度相适应，如果过多保留有效位数则夸大了试验的测量精确度，有效位数不够则增大了误差。
(二)冲击吸收功的表示方法
为了表示不同类型冲击试样的试验结果，3种类型试样的冲击吸收功用如下符号表示，以示区别:
；
V型缺口试样的冲击吸收功，表示为A
kV
；
深度2mmU型缺口试样的冲击吸收功表示为A
KU2
深度5mmU型缺口试样的冲击吸收功表示为A
。
KU5
除以上3种非标准冲击试样，当报告冲击吸收功时，应将试样的缺口形状、尺寸在报告中详细注明。
(三)试验中几种情况的处理
(1)由于试验机打击能量不足使试样末完全折断时，应在试验数据之前加大于符号“>”，其他情况则应注明“末折断”。
(2)试验后试样断口有肉眼可见裂纹或缺陷时，应在试验报告中注明。
(3)试验中如出现误操作，或试样打断时有卡锤现象时，此时得到的结果已不准确，因此试验结果无效，应重新补做试验。
(四)试验结果对比
由于冲击试样尺寸及缺口形状对冲击吸收功影响非常大，所以不同类型和尺寸试样的试验结果不能直接对比，也不能换算。
(五)试验报告
冲击试验报告应包括如下内容
(1)所采用的试验方法标准号；
(2)试验材料种类及标志；
(3)试样尺寸及类型；
(4)试验温度；
(5)试验机打击能量；
(6)冲击吸收功；
(7)韧脆转变温度(必要时)；
(8)试验日期。
第四节高温和低温冲击试验
在高温和低温下进行冲击试验，除了应掌握常温冲击试验的知识和技能外，还应注意温度的控制和测量以及温度对试验的影响。
一、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。如果使用液体介质时，保温时间应不少于5min；使用气体介质时，保温时间不少于20min。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。
(二)温度补偿
对于低温冲击试验，从冷却装置中移出的试样温度会回升，从而偏离实际规定的低温温度。如果试样从液体介质中移出至打击的时间在2s之内，从气体介质装置移出至打击的时间应在1s之内，试样温度的回升可以忽略。这种操作方法称为"直冲法"，一般带有自动送样装置的冲击试验机可以满足上述要求，它的试样从冷却装置中提前移动，以保证与摆锤下落打击时间同步。
如果没有条件满足上述时间要求，为了尽量减少偏离的温度，可将试样冷却至低于规定的温度以补偿打断瞬间的温度损失，这种操作方法称为“过冷法”。采用“过冷法”，也必须在3～5s内打断试样，如果试样从冷却介质中取出后5s内摆锤末放下，则停止试验，将试样重新放回到冷却介质中保温。
冲击试验过冷度的选择见表6-2，当使用液体介质时，可选用过冷度的下限，当使用气体介质时，可选用过冷度的上限，如果室温高于25℃，使用液体介质时也可选用过冷度的上限。
二、高温冲击试验
(一)试样定位
如果在高温冲击试验中来用"直冲法"，其试样采用端面定位的方式使试样缺口中心位于两支座对称面上，在高温下由于试样的热膨胀会改变高温试样的对中位置，因此，必须根据试样膨胀量调整定位机构。由于是端面定位，热膨胀所引起的对中误差只在试样的一半长度上起作用，因此定位块按式(6-5)计算的膨胀量进行移动后定位:
(二)试样保温时间
高温冲击试验中试样保温时间的要求与低温冲击试验相同，由于高温冲击试样往往在空气中加热，因此其保温时间一般不应少于20min，但保温时间也不宜过长，以免造成试样表面的氧化，缺口根部表面的氧化。
对于较高温度的冲击试验，为防止缺口根部表面的氧化而影响试验结果，一般不要在升温开始时就将试样装人加热装置中，而应在接近试验温度后再装人试样。同时，用于移取试样所用的夹具也应同时放于加热装置中，确保与试样温度基本相同。
(三)温度补偿
与低温冲击试验相类似，当采用"直冲法"时，不需进行温度补偿，当采用"过热法"时，应按表6-3选择补偿温度，但此时应充分考虑过热对材料性能的影响，如果存在由于超过试验材料的临界温度而使材料组织发生变化，从而影响试验结果准确性的可能时，应采用"直冲法"进行试验。
需要说明的是，无论对于高温冲击试验还是低温冲击试验，在可能的情况下要尽量采用“直冲法”试验，因为影响温度损失的因素很多，像停滞在室温的时间、室温环境、材料的导热系数、试样与支座的接触状态、试验温度水平、介质的种类等因素均会改变温度损失的速度，无论"过热法"还是"过冷法"很难做到真正的、恰如其分的温度补偿。
第五节金属韧脆转变温度及低温系列冲击
一、金属的冷脆现象及韧脆转变温度
工程中广泛使用的中、低强度钢在常温下有
很好的冲击韧性，但当使用温度低于某一温度时，
其冲击韧性会急剧下降，断口特征由纤维状变为
结晶状，断裂机理由微孔聚集型变为穿晶解理型。
这是由于体心立方晶体金属及合金或某些密排六
方晶体金属及其合金中，温度的变化改变了位错
在晶体中运动的摩擦阻力。当温度降低时，材料
的屈服强度σs升高，而材料的断裂强度σc随温
度变化很小。在某一温度时，两曲线相交于一点，
交点对应的温度即为tk(见图6-8)。当温度高于
tk时，σc >σs，材料受载后先屈服再断裂，为韧性断裂；当温度低于tk时，外加应力先达到σc，材料表现为脆性断裂，tk被称为韧脆转变温度。由于材料化学成分的统计性，
随温度韧脆转变温度实际上不是一个温度而是一个温度区间。而面心立方结构材料的'
s
的下降变化不大，近似为一水平线(图6-8中虚线所示)，即使在很低的温度仍未与σc曲线相交，故此种材料的脆性断裂现象不明显。
不同金属材料的韧脆转变温度tk是不同的，tk愈低，表示脆性倾向愈小，即在低温下使用时危险性愈小。因此，对制造在寒冷地带和低温下服役设备和装置的金属材料，需测定韧脆转变温度tk，以确定其低温脆化倾向的大小，tk是从韧性角度选用金属材料的重要依据之一。
二、测量方法
工程中，韧脆转变温度一般使用标准夏比V型缺口冲击试样来测定，因此，工程上韧脆转变温度被定义为：“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”，为此，需要在不同温度下进行冲击试验，根据试验结果，以试验温度为横坐标，以冲击吸收功或脆性断面率为纵坐标绘制冲击吸收功-温度曲线、脆性断面率-温度曲线，如图6-9所示。再根据有关标准或双方协议，在曲线中确定韧脆转变温度。
GB/T229-1994附录B中规定韧脆转变温度用如下方法确定:
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。例如冲击吸收功上下平台区间50%所对应的温度记为ETT
；
50
②脆性断面率-温度曲线中规定脆性断面率(n)所对应的温度，用FATTn。表示，例如
。
脆性断面率为50%所对应的温度记为FATT
50
③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。
由于冲击试验中影响因素很多，试验数据比较分散，为了保证给出完整、明确的曲线，每个试验温度一般用3支试样，试验温度的间隔和试验点应根据材料的低温特性和试验要求而定，一般为2O℃左右，曲线平
缓时，温度间隔可大些，曲线陡峭
时，温度间隔可小些。
由图6-9可看出，用不同方法
测定的韧脆转变温度是不同的，不
能相互比较。
三、脆性断面率的测定
随着温度的下降，冲击试样断
口上晶状区面积即出现大量晶粒开
裂或晶界破坏约有光泽的面积增大，而纤维区面积即无金属光泽、有明显塑性变形的纤维形貌区面积减少，断口中晶状区的面积与断口原始横截面积的百分比就是脆性断面率，匝称晶丛逝面率，断口中纤维区的面积与断口原始横截面积的百分比就是纤维断回率，晶状区面积与纤维区面积相加就是断口的原始横截面积。
测定晶状断面率的试样应按GB/T229的规定进行试验，试样冲断后应注意断口表面的保护，避免污染、锈蚀和碰伤，然后，可按如下方法测定脆性断面率。
(一)对比法
将冲击试样断口与冲击试样断口纤维断面率图谱或纤维断面率示意图(见图6-10)进行比较，估算出纤维断面率，然后计算脆性断面率。
(二)游标卡尺测量法
按冲击试样断口形状，若能
分为矩形、梯形时，可用游标卡尺测量晶状断面的尺寸，见图6-11。测量断面中的a和b的平均值的测量应精确到0.5mm，然后在表6-4中查出纤维断面率后计算脆性断面率。
(三)数字图像法
将冲击断口拍成数字图像，用图像分析软件测量脆性断面率。
(四)放大测量法
把冲击试样断口拍成放大照片，用求积仪测量晶状区面积。也可用低倍显微镜等光学仪器测量晶状区面积，然后按式(6-6)计算出脆性断面率。
(五)卡片测量法
用透明塑料薄膜制成方孔卡片或网格卡片，测量晶状区面积，然后按式(6-6)计算出脆性断面率。
已知晶状区的总面积，计算冲击试样断口的脆性断面率的公式如下：
%1000
?=A A CA C (6-6)
四、侧膨胀值的测定
第六节 影响冲击性能测定的主要因素
由于金属材料的冲击性能和韧脆转变温度对材料内部组织结构、宏观缺陷及试验条件 都很敏感，因此，影响冲击试验结果的因素很多，其中主要的影响因素有以下几种。
一、与材料有关的因素
样品本身的化学成分、金相组织、晶粒度及是否含有夹渣、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，这正是冲击试验得到广泛应用的原因所在，从而也使冲击试验结果的离散性较大。试验人员可以通过对这些材料性能的了解，分析和解释试验数据，判断试验结果的准确性。
二、与样品取样和制备有关的因素
(一)样品的取样方向
工程上使用的金属材料，大多是轧制而成的，由于轧制时产生纤维组织对冲击值有较大影响，因此，沿轧制方向取样，垂直于轧制方向开缺口，冲击值较高；垂直于轧制方向取样，顺着轧制方向开缺口，冲击值较低。因此，冲击样品的取样方向应按照产品标准和有关协议的要求进行。
(二)缺口的加工质量
冲击试样的缺口深度缺口根部曲率半径及缺口角度决定着缺口附近的应力集中程度，从而影响该试样的缺口冲击性能。缺口深度和缺口根部半径对冲击性能的影响分别见表6-5和表6-6，冲击试验标准对试样缺口的尺寸及形位公差做了严格的规定，在加工中必须注意保证这几个尺寸参数。此外，缺口根部的表面质量对冲击试验结果也有一定的影响，缺口根部表面层的加工硬化、尖锐的加工痕迹特别是与缺口轴线平行的加工痕迹和划痕会明显使试样的冲击性能下降。
(三)试样的尺寸
增加试样的宽度或厚度会使金属在冲击中塑性变形体积的增加，从而导致试样冲击吸收功的增加。但是，尺寸的任何增大，特别是宽度的增加，会使约束程度增加，导致脆性断裂，降低冲击吸收功。
三、与试验机有关的因素
(一)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。
(二)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。当冲击刀刃偏离支座跨距中心时，冲击刀刃不能打击在冲击试样缺口中心线上，这将使吸收功增加。
四、与试验过程有关的因素
(-)试验温度
对于大多数材料，冲击吸收功随温度而变化，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。
(二)冲击试样的定位
试样安放的位置，如果使试样缺口轴线偏离支座跨距中心，则最大冲击力没有作用在缺口根部截面最小处，将会造成冲击吸收叨堡员。一般来说，只有当试样缺口轴线与支座跨距中心偏离超过0·5mm时，对试验结果才有明显影响。
第七节应变时效敏感性试验
-、试验原理
钢铁材料，尤其是低碳钢经、冷口工变芜后长塑坐王高揖或较高温工工作，其塑性和韧性会明显下降，这种现象被称为应变过殃。钢经应变时效后韧性下降的程度周应变旦叉"。。。
敏感性担正一般采用夏比冲击法测定，即分别测定未经应变时效和经受应变时效的冲击吸收功，然后按下式计算:
式中Ak末经受应变时效冲击吸收功平均值，J;
AB经受应变时效的冲击吸收功平均值，J。
二、试样、%
由于在进行冲击试验前，冲击试样必须承受拉伸(或压缩)变形，因此，应变时效试样尺寸应能同时满足拉伸(或压缩)和冲击试验要求。
(一)拉伸样坯
对厚度大于或等于12mm的钢材，拉伸样坯尺寸一般为12岳mXl2mmXLmm，L为样坯长度，可根据拉伸试验机所需的夹持长度来确定。试样应保留一面轧制面。厚度为6mm至小于12mm的钢材，拉伸样坯尺寸一般为ammXl2mmXLmm,a为钢材的实际厚度，此时应保留两面轧制面。
(二)压缩样坯
对厚度大于或等于12mm的钢材，压缩样坯的尺寸一般为12mmXl2mmX57mm,并保留一面轧制面。厚度为6mm至小于l2mm 的钢材，压缩样坯的尺寸为ammXl2mmX57mm，此时应保留两面轧制面。
当试验机的能力足够或拉伸(或压缩)样坯加工冲击试样比较困难时，对于厚度大于或等于15mm的钢材，也可以采用15mm厚的拉伸(或压缩)样坯。
(三)冲击试样
根据钢材厚度尽量采用其中尺寸较大的V型或U型冲击试样，但如果测定应变时效敏感，性系数，则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。冲击试样应保留其轧制面，且冲击试样缺口轴线应垂直于轧制面。测定应变时效冲击吸收功的试样一般不应少于3个，测定应变时效敏感性系数的试样一般不应少于6个，其中3个为未经受应变时效状态的，另@h3个为应变时效状态的。
三、试验操作要点
(-)试样的应变
除非有关标准或双方协议规定采用压缩应变外，一般应采用拉伸应变，拉伸时试验机夹头到标距两端的距离应不小于lOmm，应变速率应不超过0·008/s。当没有特别规定时，低碳钢的残余应变量一般为10%，低合金钢一般为5%，其允许偏差为士0·5%。
(二)人工时效
经受应变后的样坯可直接进行人工时效，也可制备成冲击试样后再进行人工时效，人工时效方法是:在250。C士lO。C温度下保温1小时，然后在空气中冷却至室温。
(三)冲击试验
冲击试验应按照GB「T229?9》4规定的方法和条件进行，为了消除可能存在的系统误差，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。
四、试验结果表示
由U型缺口标准冲击试样得出的试验结果，应变时效冲击吸收功用A。H表示、应变时效敏感性系数用Q表示。由V型缺口标准冲击试样得出的试验结果，相应用八瞧和臼表示。
第八节落锤试验
本章第六节叙述的用夏比V型缺口冲击试样测定金属材料的韧脆转变温度tk，只是给出了材料的低温变脆倾向，它与实际工况之间并无直接联系，不能说明该材料制成的构件或零件一定在tk下脆断，这是因为夏比V型缺口冲击试样的尺寸、应力集中状况和所受的载荷情况与实际构件或零件不同所致。为此，1952年美国海军研究所提出了落锤试验方法，用以测定全厚钢板的无塑性转变（NDT）温度。所谓无塑性转变温度（NDT）温度是含有小裂纹的钢材在动态加载屈服下发生脆断的最高温度。它的波动范围较小，一般只有0.5℃左右，因此具有一定的工程应用价值，常被作为评价材料和工艺质量的重要参数。1986年，我国也制定了GB/T6803－1986《铁素体钢的无塑性转变温度落锤试验方法》。
一、试验原理
落锤试样以简支梁的形式加载，试样拉伸一面堆焊一层脆性合金焊道，并开一缺口以诱发裂纹。
实验三、常温下材料的冲击试验 一、实验目的 1、了解冲击实验原理和冲击实验机的主要结构 2、掌握金属材料常温下冲击韧度的测量方法 3、了解脆性材料和塑性材料冲击断裂断口宏观形貌特征。 二、实验原理 金属构件在实际工程应用中，不仅承受静载荷作用，有时还要在短时间内承受突然施加的载荷的作用，即受到冲击载荷的作用。材料受冲击载荷时的力学性能与静载荷时显著不同。为了评定材料承受冲击载荷的能力，揭示材料在冲击载荷下的力学行为，需要进行冲击实验 冲击实验是把要实验的材料制成规定形状和尺寸的试样，在冲击实验机上一次冲断，根据冲断试样所消耗的功或试样断口形貌特点，得到材料的冲击韧度和冲击吸收功。这些冲击性能指标对材料的韧脆程度及冶金质量、内部缺陷等情况非常敏感，因此可用冲击实验来评定材料的韧脆程度并检查材料的冶金质量和热加工产品质量。 实验室普遍采用的冲击实验为一次摆锤冲击实验。如图所示。实验时将材料制成带缺口 的标准试样，如图所示。试样水平放在实验机支座上，缺口位于冲击相背方向。然后将具有一定质量G 的摆锤举至一定高度H ，使其具有一定的势能GH 1。释放摆锤冲断试样摆锤的剩余能量为GH 2，则摆锤冲断试样失去的能量为GH 1- GH 2，此即为试样变形和断裂所吸收的功，称为冲击功，用A k 表示，单位为J ，用试样断口处单位面积上所消耗的冲击吸收功大小来衡量材料的冲击韧度，即 αK =Ak/F=G （H 1-H 2）/F 本实验分别以低碳钢和铸铁为原料制成缺口冲击试样，测定其在相同冲击能量下的冲击韧度的大小，从而评定这两种材料的韧脆程度并区别其断口宏观形貌。 三、冲击试样尺寸 按照国家标准GB /T229—1994《金属夏比缺口冲击试验方法》，金属冲击试验所采用的标准冲击试样为m m 55m m 10m m 10??并开有mm 2或mm 5深的U 形缺口的冲击试样（图1-8）以及 45张角mm 2深的V 形缺口冲击试样（图1-9）。 夏比U 形冲击试样 （a ）深度为mm 2；（b ）深度为mm 5
《钢材质量检验》单元教学设计一、教案头
二、教学过程设计
三、讲义 1.材料的韧性 韧性是指金属材料受冲击力的作用下，抵抗破坏的能力。 大部分金属在使用过程中，不仅受到静态力的作用，还受到快速形成的冲击力的作用。例如，火车车轮对铁轨的冲击，海水对轮船的冲击，压力容器受到的冲击。由于冲击力加载的速度非常快，金属受冲击时，应力分布和变形不均匀，极易发生断裂。因此，对承受冲击力的零件或工具来说，仅有强度指标是不够的，还要有足够的抵抗冲击负荷的能力，即韧性。 金属材料冲击韧性的评价采用冲击试验来完成。我国1994年颁布了金属韧性的测试标准 GB/T229—1994《金属夏比缺口冲击试验方法》。 2.冲击试验 （1）冲击试验原理 将标准试样置于冲击试验机的支座上，然后释放具有一定重力势能的重锤，重锤在下降过程中的快速冲击力作用下，将试样一次性冲断。测试试样在折断过程中的吸收功A k（能量差值）。 冲击功A k的测定原理是能量守恒原理，即摆锤在最高处静止时有一定的重力势能，将试样冲断后继续向前上升到最大位置处有一定的重力势能，二者的能量差即为试样在折断过程中的吸收功A k。冲击功可在试验机表盘上直接读出。 通常，金属的冲击功A k数值越大，其抵抗冲击破坏的能力就越强。有时候为了便于比较，不仅要测试试样的冲击功A k，还要将冲击功换算成冲击韧性。冲击韧性规定为单位面积上所受到的冲击力，即：a k = A k/S0 式中 A k——冲击功； S0——试样在冲击缺口处的横截面积。
（2）冲击试样 冲击功A k的大小受试样形状的影响较大。GB/T229—1994中规定可以采用以下两种缺口试样，即U型缺口试样和V型缺口试样。样坯切取应参照GB2975标准中的规定，式样的加工制造应符合下表中的规定。 序 缺口类型V型缺口U型缺口 号 1 缺口角度（°）45± 2 / 2 缺口半径（mm）0.25±0.025 1±0.07 3 缺口底部粗糙度 1.6μm 1.6μm 4 缺口深度（mm）8±0.0 5 8±0.05 5 试样厚度（mm）10±0.05 10±0.05或5±0.05 6 试样宽度（mm）10±0.10 10±0.10 7 试样长度（mm）55±0.60 55±0.60 8 试样半长度（mm）27.5±0.30 27.5±0.30 3. 冲击试验注意事项 （1）室温冲击试验应在23士5℃下进行,有温度要求的试验应在规定温度士2℃下进行。 （2）试验机一般在摆锤最大能量的10%～90%范围内使用。打击速度：5.0～5.5m/s。 （3）试验前应检查摆锤空打时被动指针回零差不超过最小分度值的四分之一。 （4）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。 （5）数值修约：至少保留2位有效数字，大于100J的取3位。 4.冲击功和冲击试验在工程上的应用 作为韧性指标，为设计的选材和研制新型材料提供理论依据；检查和控制冶金产品的质量；监
BS EN 10045-11990 金属材料夏比冲击试验 第一部分测试方法中文版 第一部分：测试方法（V和U型缺口） 实施对象和领域： 本标准详细的描述了金属材料夏比冲击试验的的细节。 3、试验原理： 用规定高度的摆锤对处于简支梁扎的缺口试样进行依次性打击，测量试样折断时的冲击吸取功。 4、名词： 本标准所适用的名词如表1和图1、图2： 表1——名词 5、试样： 5.1 取样数量和取样位置应该在相应的产品标准中作出详细讲明。 5.2 标准试样应该是55mm长，同时它的截面是10mm见方的正方体，在长度的中心部位开有缺口，两种型号的缺口详细讲明如下：
a）V型缺口角度45度，缺口深2mm，缺口弯曲半径0.25mm，如不能制备标准试样，能够采纳宽度7.5mm或5mm等小尺寸试样，缺口应该开在狭窄的一面。 B）U型缺口或锁眼缺口试样，缺口深5mm ,缺口弯曲半径1mm。 除了铸造试样缺口所在的两平行表面达到所需要的周密度则能 够不进行机加工以外，原则上试样应该机加工完成。 5.3 缺口所在平均平面应垂直于试样的纵轴线。 5.4 试样详细尺寸公差在表2中给出。 表2——试样尺寸许用公差
5.5 。。。。。。如果相应的产品标准只能承诺，不管如何，只有两个试样的形状和尺寸相同，那他们的结果比较才有意义。 5.6 机加工应该尽可能的不改变试样的性能，例如，冷热加工应该把对试样的阻碍减到最小。开缺口应该专门小心。 6.1 试验机应该被严格的制造和安装并符合欧洲标准10 045-2的要求。 试验机要紧的特点含义见表3。 表3——试验机特点
6.2 当摆锤式冲击试验机的冲击能量为（300±10）J并采纳标准试样时，则试验视为在正常条件下进行。在上述条件下确定的缺口冲击功的缩写符号为： ——KU 适用于U型冲击试样 ——KV 适用于V型冲击试样 例如： ——KV=121J： ——名义能量300J ——标准V型缺口试样 ——断裂吸取功121J 6.3 试验机有不同的承诺冲击能量，因此在刻度盘上指针所指的冲击能量前应增加KU或KV的标记。 例如： KV 150：承诺能量150 J KU 100：承诺能量100 J ——KU 100=65 J ——承诺最大能量100J ——标准U型缺口试样 ——冲击功65 J 6.4 关于V型缺口辅助试样，KV符号后应补上实验机承诺冲击能量和试样的宽度。 例如： ——KV300/7.5：可用最大冲击功300 J，试样宽度7.5 mm ——KV150/5：可用最大冲击功150 J，试样宽度5 mm ——KV150/7.5=83 J
冲击试验 一、金属夏比冲击试验 金属材料在使用过程中除要求有足够的强度和塑性外，还要求有足够的韧性。所谓韧性，就是材料在弹性变形、塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。韧性好的材料在服役条件下不至于突然发生脆性断裂，从而使安全得到保证。 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）的实验方法，按其服役工况有简直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（艾尔冲击试验）以及冲击拉伸试验。夏比冲击试验是由法国工程师夏比（Charpy）建立起来的，虽然试验中测定的冲击吸收功Ak值缺乏明确的物理意义，不能作为表征金属制作实际抵抗冲击载荷能力的韧性判据，但因其试样加工简便、试验时间短，试验数据对材料组织结构、冶金缺陷等敏感而成为评价金属材料冲击韧性应用最广泛的一种传统力学性能试验。 夏比冲击试验的主要用途如下： （1）评价材料对大能量一次冲击载荷下破坏的缺口敏感性。零部件截面的急剧变化从广义上都可视作缺口，缺口造成应力应变集中，使材料的应力状态变硬，承受冲击能量的能力变差。由于不同材料对缺口的敏感程度不同，用拉伸试验中测定的强度和塑性指标往往不能评定材料对缺口是否敏感，因此，设计选材或研制新材料时，往往提出冲击韧性指标。 （2）检查和控制材料的冶金质量和热加工质量。通过测量冲击吸收功和对冲击试样进行断口分析，可揭示材料的夹渣、偏析、白点、裂纹以及非金属夹杂物超标等冶金缺陷；检查过热、过烧、回火脆性等锻造、焊接、热处理等热加工缺陷。 （3）评定材料在高、低温条件下的韧脆转变特性。 用系列冲击试验可测定材料的韧脆转变温度，供选材时参考，使材料不在冷脆状态下工作，保证安全。而高温冲击试验是用来评定材料在某些温度范围如蓝脆、重结晶等条件下的韧性特性。 按试验温度可分为高温、低温和常温冲击试验，按试样的缺口类型可分为V 型和U型两种冲击试验。现行国家标准GB/T229-1994《金属夏比缺口冲击试验
材料的冲击试验 实验内容及目的 1、测定低碳钢、铸铁和中碳钢的冲击性能指标；冲击韧度a k 2、比较低碳钢与铸铁的冲击性能指标和破坏情况 3、掌握冲击实验方法及冲击试验机的使用 实验材料和设备 低碳钢、中碳钢、铸铁、冲击试验机、游标卡尺 试样的制备 按照国家标准GB/T229—1994《金属夏比缺口冲击试验方法》，金属冲击试验所采用的标准冲击试样为并开有或深的形缺口的冲击试样（图1）以及张角深的形缺口冲击试样（图2）。如不能制成标准试样，则可采用宽度为或等小尺寸试样，其它尺寸与相应缺口的标准试样相同，缺口应开在试样的窄面上。冲击试样的底部应光滑，试样的公差、表面粗糙度等加工技术要求参见国家标准GB/T229—1994。 （a）（b）图1 夏比U形冲击试样 （a）深度为mm 2；（ b）深度为mm 5 图2 夏比V形冲击试样
实验原理 实验室将试样放在试验机支座上，缺口位于冲击相背方向，并使缺口位于支座中间，然后将具有一定重量的摆锤举至一定的高度H1，使其获得一定的位能mgH1，释放摆锤冲断试样，摆锤的剩余能量为mgH2，则摆锤冲断试样失去的势能为mgH1-mgH2。如果忽略空气阻力等各种能量损失，则冲断试样所消耗的能量（即试样的冲击吸收功）为: A k=mg(H1-H2)。 A k的具体数值可直接从冲击试验机的表盘上读出，其单位为J，将冲击吸收功A k除以试样缺口底部的横截面积SN（cm2），即可得到试样的冲击韧性值a k。 （a）(b) 图3 冲击实验的原理图 （a）冲击试验机的结构图（b）冲击试样与支座的安放图 实验过程 1、了解冲击试验机的操作规程和注意事项。 2、测量试样的尺寸 3、按“取摆”按钮，摆锤抬起到最高处，并销住摆锤，同时将试样安放好 4、按“退销”按钮，安全销撤掉。 5、按“冲击”按钮，摆锤下落冲击试样。 6、记录冲断试样所需要的能量，取出被冲断的试样。 实验数据的记录与计算 （1）数据记录与结果
实验四、常温下材料的冲击试验 一、实验目的 1、了解冲击实验原理和冲击实验机的主要结构 2、掌握金属材料常温下冲击韧度的测量方法 3、了解脆性材料和塑性材料冲击断裂断口宏观形貌特征。 二、实验原理 金属构件在实际工程应用中，不仅承受静载荷作用，有时还要在短时间内承受突然施加的载荷的作用，即受到冲击载荷的作用。材料受冲击载荷时的力学性能与静载荷时显著不同。为了评定材料承受冲击载荷的能力，揭示材料在冲击载荷下的力学行为，需要进行冲击实验 冲击实验是把要实验的材料制成规定形状和尺寸的试样，在冲击实验机上一次冲断，根据冲断试样所消耗的功或试样断口形貌特点，得到材料的冲击韧度和冲击吸收功。这些冲击性能指标对材料的韧脆程度及冶金质量、内部缺陷等情况非常敏感，因此可用冲击实验来评定材料的韧脆程度并检查材料的冶金质量和热加工产品质量。 实验室普遍采用的冲击实验为一次摆锤冲击实验。如图所示。实验时将材料制成带缺口 的标准试样，如图所示。试样水平放在实验机支座上，缺口位于冲击相背方向。然后将具有一定质量G 的摆锤举至一定高度H ，使其具有一定的势能GH 1。释放摆锤冲断试样摆锤的剩余能量为GH 2，则摆锤冲断试样失去的能量为GH 1- GH 2，此即为试样变形和断裂所吸收的功，称为冲击功，用A k 表示，单位为J ，用试样断口处单位面积上所消耗的冲击吸收功大小来衡量材料的冲击韧度，即 αK =Ak/F=G （H 1-H 2）/F 本实验分别以低碳钢和铸铁为原料制成缺口冲击试样，测定其在相同冲击能量下的冲击韧度的大小，从而评定这两种材料的韧脆程度并区别其断口宏观形貌。 三、冲击试样尺寸 按照国家标准GB /T229—1994《金属夏比缺口冲击试验方法》，金属冲击试验所采用的标准冲击试样为 mm 55mm 10mm 10??并开有mm 2或mm 5深的U 形缺口的冲击试样（图1-8）以及 45张角mm 2深的V 形缺口冲击试样（图1-9）。 夏比U 形冲击试样 （a ）深度为mm 2；（b ）深度为mm 5
摆锤式冲击试验机操作 规程 内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）
摆锤式冲击试验机操作规程 名称：摆锤式冲击试验机；型号：XJJ-5；使用人：马涛涛 1.操作步骤： ①检查运行状态 试验前必须检查试验机是否处于正常状态，各运转部件及其紧固件必须安全可靠。 ②检查和调整拨针位置 当摆锤自由的处于铅锤位置时，拨转指针至读数盘的最大读数处，调整拨针使之上平面与指针小柱靠紧，然后旋转拨针上的紧固螺钉。 ③空击试验和检查 空击试验的目的是为了检查能量损失是否过大，操作时将摆锤升起至予扬角位置，手动指针拨至最大读数值，操纵手控盒“冲击”按钮，当完成一次冲击回落时，用手迅速地将指针拨回读数盘最大读数值处，待锤完成第二次冲击后，将其控制到“制动”位置(使脱摆轴勾住摆锤的调整套），读取指针指示值，将两次指示值（第一次应为0）之差除以2即为一次空击过程中的能量损失。对最大冲击能量为300焦耳的摆锤能量损失允许焦耳，对最大冲击能量为150焦耳的摆锤能量损失允许耳，如果超出允许值，则应检查弹性垫圈压力是否过大，拨针是否松动和位置准确与否，摆轴轴承是否灵活等，直到达到允许值要求。 ④安装试样 将摆锤控制到“制动”位置后，在试件长度中部的正面与背面分别测量试件的宽度取平均值记录，在其中部两边对应部位测量两点厚平均并记录，将试件置于摆锤冲击机的托板上，其正面对着摆锤，试件背面应于支撑刀刃靠紧。 ⑤冲击试验 将试件安装好后，再将指针拨至最大读数处，在确认好工作环境安全正常，按下释放按钮即可实现冲击。冲断试样后，将摆锤控制到“制动”位置，读取被动指针读数并记录。 2.试验机的维护保养 ①试验机若需搬动位置应将摆锤卸下，以免来回摆动使零件遭到损坏； ②对于易锈部位应涂防锈油； ③没有必要时，严禁拆卸或更换摆锤上的有关零件，以免摆锤力矩和打击中心距发生变化； ④使用前应检查摆锤、摆杆上的连接螺钉是否松动；
EN+金属材料夏比冲击试验(中文)
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EN10045 中文版 金属材料夏比冲击试验 第一部分：测试方法（V和U型缺口） 1、实施对象和领域： 1.1本标准详细的描述了金属材料夏比冲击试验的的细节。 2、涉及标准： 3、试验原理： 用规定高度的摆锤对处于简支梁扎的缺口试样进行依次性打击，测量试样折断时的冲击吸收功。 4、名词： 本标准所适用的名词如表1和图1、图2： 表1——名词 涉及名词 名称单位 (看图1和 图2) 1 试样长度mm 2 试样厚度mm 3 试样宽度mm 4 缺口处材料厚度mm 5 缺口角度Degree 6 缺口半径mm 7 砧骨距离mm 8 砧骨半径mm 9 每个枕骨锥形角度Degree 10 摆锤锥形角度Degree 11 摆锤弯曲半径mm 12 摆锤宽度mm KU或KV冲击功Joule
5、试样： 5.1 取样数量和取样位置应该在相应的产品标准中作出详细说明。 5.2 标准试样应该是55mm长，并且它的截面是10mm见方的正方体，在长度的中心部位开有缺口，两种型号的缺口详细说明如下： a）V型缺口角度45度，缺口深2mm，缺口弯曲半径0.25mm，如不能制备标准试样，可以采用宽度7.5mm或5mm等小尺寸试样，缺口应该开在狭窄的一面。 B）U型缺口或锁眼缺口试样，缺口深5mm ,缺口弯曲半径1mm。 除了铸造试样缺口所在的两平行表面达到所需要的精密度则可以不进行机加工以外，原则上试样应该机加工完成。 5.3 缺口所在均匀平面应垂直于试样的纵轴线。 5.4 试样详细尺寸公差在表2中给出。 表2——试样尺寸许用公差 名称 U型冲击试样V型冲击试样 名义尺 寸 机械公差 名义尺 寸 机械公差 ISO符 号 ISO符 号 长度55mm ±0.60m m j s 15 55mm ±0.60mm j s 15 厚度10mm ±0.11m m j s 13 10mm ±0.60mm j s 12 宽度 标准试样10mm ±0.11m m j s 13 10mm ±0.11mm j s 13 小尺寸试样7.5mm ±0.11mm j s 13 小尺寸试样5mm ±0.06mm j s 12 缺口角度45o±2o 缺口处材料厚度5mm ±0.09m m j s 13 8mm ±0.06mm j s 12 缺口半径1mm ±0.07m j s 12 0.25mm ±0.025m
一、实验目的 1、观察分析低碳钢材料在常温冲击下的破坏情况和断口形貌。 2、测定低碳钢材料的冲 击韧度?k值。 3、了解冲击试验方法。 二、实验设备 液晶全自动金属摆锤冲击试验机，游标卡尺。 三、实验材料 本实验采用gb/t 229?1994标准规定的10mm?10mm?55mm u形缺口或v形缺口试件。 四、实验步骤及注意事项 1、测量试件缺口处尺寸，测三次，取平均值，计算出横截面面积。 2、检查回零误差和能量损失：正式试验开始前在支座上不放试件的情况下“空打”一次： （1）取摆：按“取摆”键，摆锤逆时针转动；（2）退销：按“退销”键，保险销退销； （3）冲击：按“冲击”键，挂/脱摆机构动作，摆锤靠自重绕轴开始进行冲击；（4） 放摆：按“放摆”键，保险销自动退销，当摆锤转至接近垂直位置时便自动停摆；（5）清 零：按“清零”键，使摆锤角度值复位为零。注意：必须在摆锤处于垂直静止状态时方可执 行此动作。 第一次“空打”后显示屏上显示的空打冲击吸收功n1即为回零误差，此值经校正后应不 大于此摆锤标称能量值的0.1%。 3、正式试验：按“取摆”键，摆锤逆时针转动上扬，触动限位开关后由挂摆机构挂住， 保险销弹出，此时可在支座上放置试件（注意试件缺口对中并位于受拉边）。然后顺序执行以 上“取摆”、“退销”、“冲击”、“放摆”动作。显示屏上将显示该试件的冲击吸收功和相应的 冲击韧度。 4、摆锤抬起后，严禁在摆锤摆动范围内站立、行走和放置障碍物。 1 ?n6?n1?，此值应不大于此摆锤标称能量值的10 五、实验数据记录及结果处理 篇二：冲击实验报告 冲击实验报告 一．实验目的 1. 掌握常温下金属冲击试验方法； 2. 了解冲击试验机结构、工作原理及正确使用方法。 二．实验设备 jbw-300冲击试验机及20#钢试样和 40cr试样。 三．实验原理： 冲击试验是根据许多机器零件在 工作时受到冲击载荷作用提出来的。冲 击载荷是动载荷，它在短时间内产生较 大的力，在这种情况下往往对材料的组 织缺陷反映更敏感。在冲击试验中，我们认为材料存在截面突变、即缺口，冲击动能在 零件内的分布是不均匀的，在缺口处单位体积内将吸取较多的能量，从而使该处的应力、应 变值增大。因此，ak或ak值都是代表材料缺口敏感度。冲击载荷与静拉伸的主要区别在于 加载速度不同。拉伸速度一般在10-4~10-2mm/s，而冲击速度为102~104mm/s，静载荷作用于 构件，一般不考虑惯性力的影响，而冲击载荷作用下惯性的作用不可忽视。 四﹑试样的制备
夏比冲击试验报告 一、 实验目的 1. 掌握冲击试验机的结构及工作原理 2. 掌握测定试样冲击性能的方法 二﹑实验内容 测定低碳钢和铸铁两种材料的冲击韧度，观察破坏情况，并进行比较。 三﹑实验设备 3. 冲击试验机 4. 游标卡尺 图1-1冲击试验机结构图 四﹑试样的制备 若冲击试样的类型和尺寸不同，则得出的实验结果不能直接比较和换算。本次试验采用U 型缺口冲击试样。其尺寸及偏差应根据GB/T229-1994规定，见图1-2。加工缺口试样时，应严格控制其形状﹑尺寸精度以及表面粗糙度。试样缺口底部应光滑﹑无与缺口轴线平行的明显划痕。 图1-2 冲击试样 五﹑实验原理 冲击试验利用的是能量守恒原理，即冲击试样消耗的能量是摆锤试验前后的势能差。试验时，把试样放在图1－2的B 处，将摆锤举至高度为H 的A 处自由落下， 冲断试样即可。 摆锤在A 处所具有的势能为： E=GH=GL(1-cos α) (1-1) 冲断试样后，摆锤在C 处所具有的势能为： E 1=Gh=GL(1-cos β)。 (1-2)
势能之差E-E 1,即为冲断试样所消耗的冲击功A K : A K =E-E 1=GL(cos β-cos α) (1-3) 式中，G 为摆锤重力（N ）；L 为摆长（摆轴到摆锤重心的距离）（mm ）；α为冲断试样前摆锤扬起的最大角度；β为冲断试样后摆锤扬起的最大角度。 图1-3冲击试验原理图 六﹑实验步骤 1. 测量试样的几何尺寸及缺口处的横截面尺寸。 2. 根据估计材料冲击韧性来选择试验机的摆锤和表盘。 3. 安装试样。如图1－4所示。 图1-4冲击试验示意图 4. 进行试验。将摆锤举起到高度为H 处并锁住，然后释放摆锤，冲断试样后，待摆锤扬起 到最大高度，再回落时，立即刹车，使摆锤停住。 5. 记录表盘上所示的冲击功A KU 值.取下试样，观察断口。试验完毕，将试验机复原。 6. 冲击试验要特别注意人身的安全。 七﹑实验结果处理 1.计算冲击韧性值αKU . αKU =0S A KU (J/cm 2) (1-4)
第六章练习题 1．下列的实验中，哪一个实际上是对材料韧性的确定？ a. 夏比实验 b. MT c. 化学分析 d. 以上皆是 e. 以上皆不是 2．下面哪一种实验可以判断焊缝的致密性？ a.缺口破坏试验 b.侧弯 c.面弯 d.射线 e.以上皆是 3．一般来说，碳当量的增加会导致_____的增加： a.延展性 b.硬度 c.强度 d.a 和b e.b和c 4．对于普通碳钢，硬度和拉伸强度又怎样的关系？ a.硬度增加，拉伸强度减少 b.硬度增加，拉伸强度增加 c.硬度减少，拉伸强度增加 d.a和c e.硬度和强度没有关系 5．最好描述材料承受静载荷的能力的特性是： a.硬度 b.韧性 c.拉伸强度 d.疲劳强度 e.以上都不是6．最好描述材料承受静载荷的能力的特性是： a.硬度 b.韧性 c.拉伸强度 d.疲劳强度 e.以上都不是7．材料特性的一种可以表述为抗疲劳极限的术语是： a.疲劳强度 b.韧性 c.拉伸强度 d.延展性 e.硬度 8．断裂韧性结果通常以_____的方式表述： a.断裂能量 b.拉伸强度 c.延伸率 d.抗疲劳极限 e.断面收缩9．材料抵抗冲击载荷的属性最好的描述是： a.疲劳极限 b.疲劳强度 c.断裂韧性 d.拉伸强度 e.延展性10．描述金属抵抗压入的属性是： a.拉伸强度 b.延展性 c.硬度 d.韧性 e.疲劳强度
11．材料的延展性通常表达成术语： a.延伸率 b.断面收缩率 c.拉伸强度 d.a和b e.b和c 12．试件的完工表面将影响到下列哪种试验的结果？ a.拉伸强度 b.疲劳强度 c.冲击强度 d.以上都是 e.a和c 13．碳钢板卷制完以后，通常在哪个方向上具有最小的延展性？(P217) a.平行卷制方向 b.垂直于卷制方向 c.厚度方向 d.a和b e.b和c 14.拉伸试验可以提供下列所述的哪个值？ a.屈服点 b.极限拉伸强度 c.弹性模量 d.弹性极限 e.所有以上的15．在导向弯曲试验中，弯曲半径是: (?) a. 5inches b.在相应的规范和技术条件中指定 c. 0.5inch d. 0.65inch e. 以上都不是 16.角焊缝的设计强度总是基于焊喉尺寸，这是因为： a. 它具有圆柱形的微观结构，更倾向于发生开裂 b. 它是贯穿焊缝的最短的实效途径 c. 它是缺陷最多的位置 d. 设计计算不能被核实 e. 它是一个实效的理论值，不能够由实际的实验室测试支持 17.材料抵抗压痕或侵入的能力称为: (P217) a.强度 b.韧性 c.硬度 d.延展性 e.以上都不是 18.材料能够承受所加载荷的能力称为: a.强度 b.韧性 c.硬度 d.延展性 e.以上都不是(P209) 19.通常,当碳钢的强度增加时,则延展性: a.增加 b.没有变化 c.减少 d.与强度无关 e.以上都不是
更换通知编号：更2019-11-211 部门检测中心共1页第1页 产品代号/ 文件名称金属材料夏比摆锤冲击试验 操作规程更换实施日期 零件代号/ 图号TM 03.2 (CA)-214-2019更换标记及处数/ 更换原因更新换版在制品处理/ 更换前更换后发往部门 2017-11-20编制的《金属材料夏比摆锤冲击试验操作规程》文件编号为：Q/TM(CA)03.2-214-2017，版本号为：03/3，共5页。2019-11-27编制的《金属材料夏比摆锤冲击试验操作 规程》文件编号为：TM 03.2(CA)-214-2019，版本号 为：01/0，共6页。 检测中心2份（1份为新发） 作废生效备注 编制标准化 审核批准
TM TM 03.2(CA)-214-2019 版本/修订状态：01/0金属材料夏比摆锤冲击试验操作规程 编制： 审核： 批准： 2019-11-27发布 2019-11-29实施
金属材料夏比摆锤冲击试验操作规程
1 适用范围 本规程适用于金属材料夏比V型缺口和U型缺口试样的冲击试验。 2 引用标准 GB/T 229-2007 《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》 GB/T 2975-2018 《钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备》 GB/T 8170-2008 《数值修约规则与极限数值的表示方法和判定》 ISO 148-1：2016 Metallic materials — Charpy pendulum impact test — Part 1：Test method ISO 148-2：2016 Metallic materials — Charpy pendulum impact test — Part 2：Verification of testing machines ASTM E23 -18 Standard Test Methods for Notched Bar Impact Testing of Metallic Materials 3 定义和符号 3.1 吸收能量K 由指针或其他指示装置示出的能量值。 备注：ISO 148-1-2016定义为在摩擦修正之后，采用摆锤冲击试验机冲断某一试样所需的能量。 注：用字母V和U表示缺口几何形状，用下标数值2或8表示摆锤刀刃半径，例如KV2。 3.2 高度、宽度、长度 开缺口面与其相对面之间的距离为高度，用h表示； 备注：ISO 148-1-2016定义为“宽度”，用w表示。 与缺口轴线平行且垂直于高度方向的尺寸为宽度，用w表示； 备注：ISO 148-1-2016定义为“厚度”，用B表示；厚度为与宽度垂直且与缺口平行的尺寸。 与缺口深度方向垂直的最大尺寸为长度，用l表示。 4 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，用摆锤一次打击试样，测定试样的吸收能量。 5 试样 5.1 试样取样要求 试样样坯的切取和制备应按相关执行标准执行，采用国家标准试验时，按GB/T 2975-2018的规定执行。试样的制备应避免由于加工硬化或过热而影响金属的冲击性能。 5.2 试样的一般要求 标准尺寸冲击试样长度为55mm，横截面为10mm×10mm方形截面。 试样的缺口有V型和U型。V型缺口应有45度夹角，其深度为2mm，底部曲率半径为0.25mm；U型缺口深度应为2mm或5mm，底部曲率半径为1mm。 如果试料不够制备标准尺寸试样，可以制备小尺寸试样。试样的尺寸及偏差应符合GB/ T229-2007及ISO 148-1-2016中图2和表2之规定。 试样表面粗糙度Ra优于5μm，端部除外。试样缺口的制备应保证其缺口根部处没有影响吸收能的加工痕迹，
金属系列冲击试验
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金属系列冲击试验 一、试验目的 1、了解摆锤冲击试验的基本方法 2、通过系列冲击试验测定低碳钢、工业纯铁和T8钢在不同温度下的冲击吸收功，测定低碳钢韧脆转化温度，观察比较金属韧脆转变特性。 二、实验原理 韧性是材料在弹性变形、塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。韧性好的材料在服役条件下不至于突然发生脆性断裂，从而使安全得到保证冲击吸收功的测量原理为冲击前以摆锤位能形式存在的能量中的一部分被试样在受冲击后发生断裂的过程中所吸收。摆锤的起始高度与它冲断试样后达到的最大高度之间的差值可以直接转换成试样在冲断过程中所消耗的能量，试样吸收的功称为冲击功（Ak）。 用规定高度的摆锤对一系列处于不同温度的简支梁状态的缺口试样进行一次性打击，测量各试样折断时的冲击吸收功。改变试验温度，进行一系列冲击试验以确定材料从人性过渡到脆性的温度范围，称为“系列冲击试验”。韧脆转变温度就是Ak-T曲线上Ak值显著降低的温度。曲线冲击功明显变化的中间部分称为转化区，脆性区和塑性区各占50%时的温度称为韧脆转变温度（DBTT）。当断口上结晶或解理状脆性区达到50%时，相应的温度称为断口形貌转化温度（FATT）。 脆性断裂：材料在低温断裂时会呈现脆性断裂，脆性断裂是一种快速的断裂，断裂过程吸收能量很低，断裂前及伴随着断裂过程都缺乏明显的塑性变形。 韧脆转变：材料在一个有限的温度范围内，受到冲击载荷作用发生断裂时吸收的能量会发生很大的变化。这种现象称为材料的韧脆转变。 解理断裂：当外加正应力达到一定数值后，快速沿特定晶面产生的穿晶断裂现象称为解理；解理断口的基本微观特征是台阶、河流、蛇状花样等。 全韧性断口：断口晶状区面积百分比定为0%； 全脆性断口：断口晶状区面积百分比定为100%；
第六章金属夏比冲击试验 工程中，还有许多机件是快速加载即冲击载荷及低温条件下工作的，如：汽车在凸凹不平的道路上行驶；飞机的起飞和降落；材料的压力加工等；其性能将与常温、静载的不同。金属材料在使用过程中除要求足够强度和塑性外，还要求有足够的韧性。 一.韧性的定义：就是材料在弹性变形、塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。韧性好的材料在服役条件下不至于突然发生脆性断裂，从而使安全得到保证。 二.韧性的分类：分为静力韧性、冲击韧性和断裂韧性。 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。 缺口 冲击载荷使塑性变形得不到充分发展，更灵敏地反映材料的变脆倾向。 降低温度（脆断趋势） 三.夏比冲击试验的优缺点：夏比冲击试验是由法国工程师夏比(Charpy)建立起来的，虽然试验中测定的冲击吸收功Ak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，但因其试样加工简便、试验时间短，试验数据对材料组织结构、冶金缺陷等敏感而成为评价金属材料冲击韧性应用最广泛的一种传统力学性能试验。 四.夏比冲击试验的主要用途： 1.评价材料对大能量一次冲击载荷下破坏的缺口敏感性。零部件截面的急剧变化从广义上都可视作缺口，缺口造成应力应变集中，使材料的应力状态变硬，承受冲击能量的能力变差。由于不同材料对缺口的敏感程度不同，用拉伸试验中测定的强度和塑性指标往往不能评定材料对缺口是否敏感，因此，设计选材或研制新材料时，往往提出冲击韧性指标。 2.检查和控制材料的冶金质量和热加工质量。通过测量冲击吸收功和对冲击试样进行断口分析，可揭示材料的夹渣、偏析、白点、裂纹以及非金属夹杂物超标等冶金缺陷；检查过热、过烧、回火脆性等锻造、焊接、热处理等热加工缺陷。 3.评定材料在高、低温条件下的韧脆转变特性用系列冲击试验可测定材料的韧脆转变温度，供选材时参考，使材料不在冷脆状态下工作，保证安全。而高温冲击试验是用来评定材料在某些温度范围如蓝脆、重结晶等条件下的韧性特性。
夏比冲击试验V型缺口和U型缺口的区别 点击数：7652014-04-18 14:29:25 来源：北京艾思弗-Beijing AECsoft 冲击试样中的缺口形式有两种，即夏比V形缺口和夏比U形缺口试样，所测得的冲击吸收功分别用Akv和Aku表示。冲击试样的取样方式也有两种，即横向取样和纵向取样（与钢板轧制方向垂直为横向，平行为纵向）。冲击试样的规格尺寸有三种，即标准试样为55×10×10，小试样为55×10×7.5或55×10×5，冲击试样的规格尺寸主要根据材料厚度可能制得的最大尺寸规格确定。 目前我国国内用于容器设计制造的法规和标准均规定以夏比V形缺口、横向取样方式为主。冲击试样的缺口形式对冲击韧性影响非常大，夏比V形缺口比夏比U形缺口更为尖锐，更能反应材料的缺口和内部缺陷对动态载荷的敏感性。对于U形试样，进行冲击试验时，其冲击功大部分消耗于裂纹的形成，而对V 形缺口试样，其冲击功大部分消耗于裂纹的扩展。U形缺口测得的冲击韧性与V 形缺口测得的冲击韧性之间不存在对应的换算关系。冲击试样的取样方向规定为“横向取样”，主要考虑在钢锭浇注时，会形成偏析及含有杂质，在轧制钢板的过程中，这些不均匀部分和杂质会顺着金属延伸方向形成纤维状组织，从而使钢板平行于轧制方向的力学性能高于垂直方向的力学性能。我国标准规定的冲击试样取样方向与美国ASME的规定是不一致的，美国ASME标准规定的冲击试样取样方向为“纵向取样”，故对在国内使用的国外进口材料用于国内的容器制造时，应注意冲击试样的取样方向应规定为“横向取样”。 目前，我国金属材料冲击试验方法标准为GB/T229-2007《金属夏比缺口冲击试验方法》。吸收功的单位是J，而冲击韧性的单位是J/cm2，也就是吸收功
表A、0、1 临空栏杆玻璃样板抗冲击性能检验表 工程名称ＸXＤG-２0０3-28地块Ａ２地块1 ＃楼 建设单位 无锡深港国际服务外包产业发 展有限公司 施工单位江苏无锡二建建设集团有限公司项目经理董幸发监理单位浙江江南工程管理股份有限公司总监杨哲雅 临空栏杆玻璃样板冲击情况检查次数施工单位记录监理单位记录 1 无异常情况 2 无异常情况 ３无异常情况 试验 示意图 临空栏杆玻璃冲击试验示意图施工单位 质量检查员: 项目经理: 年月日监理单位 监理工程师: 年月日 建设单位 项目负责人: 年月日 表A。0.1 临空栏杆玻璃样板抗冲击性能检验表
工程名称XXDG-2０03—28地块Ａ2地块2# 楼 建设单位 无锡深港国际服务外包产业发 展有限公司 施工单位江苏无锡二建建设集团有限公司项目经理董幸发监理单位浙江江南工程管理股份有限公司总监杨哲雅 临空栏杆玻璃样板冲击情况检查次数施工单位记录监理单位记录 1 无异常情况 2 无异常情况 ３无异常情况 试验 示意图 临空栏杆玻璃冲击试验示意图施工单位 质量检查员: 项目经理: 年月日监理单位 监理工程师: 年月日 建设单位 项目负责人: 年月日 表A。0。1 临空栏杆玻璃样板抗冲击性能检验表 工程名称XＸDG－2003-２8地块A2地块3 ＃楼 建设单位 无锡深港国际服务外包产业发 展有限公司
施工单位江苏无锡二建建设集团有限公司项目经理董幸发监理单位浙江江南工程管理股份有限公司总监杨哲雅 临空栏杆玻璃样板冲击情况检查次数施工单位记录监理单位记录１无异常情况 2 无异常情况 ３无异常情况 试验 示意图 临空栏杆玻璃冲击试验示意图施工单位 质量检查员: 项目经理: 年月日监理单位 监理工程师: 年月日 建设单位 项目负责人: 年月日 表Ａ。0、1 临空栏杆玻璃样板抗冲击性能检验表 工程名称ＸXDＧ—200３-2８地块A2地块 ４＃楼 建设单位 无锡深港国际服务外包产业发 展有限公司 施工单位江苏无锡二建建设集团有限公司项目经理董幸发
第六章焊缝质量检验与验收 第一节焊接检验方法分类 焊接检验可分为破坏性检验、非破坏性检验和声发射检测三种，每种中又有若干具体检验方法，见图6-1。 图6-1焊接检验方法分类 重要的焊接结构（件）的产品验收，必须采用不破坏其原有形状、不改变或不影响其使用性能的检测方法来保证产品的安全性和可靠性，因此无损检验技术在当今获得了根大的注意和蓬勃发展。 第二节焊接检验的依据 焊接生产中必须按图样、技术标准和检验文件以及订货合同的规定进行检验。 1.施工图样图样是生产中使用的最基本资料，加工制作应按图样的规定进行。图样规定了原材料、焊缝位置、坡口形状和尺寸及焊缝的检验要求。 2.技术标准包括有关的技术条件，它规定焊接产品的质量要求和质量评定方法，使从事检验工作的指导性文件。 3.检验文件包括工艺规程、检验规程和检验工艺等，它们具体规定了检验方法和检验程序，直到现场人员进行工作。此外，还包括检查工程中收集的检验单据：检验报告、不良品处理单、更改通知单，如图样更改、工艺更改、材料代用、追加或改变检验要求等所使用的书面通知。 4.订货合同用户对产品焊接质量的要求在合同中有明确标定的，也可以作为图样和技术文件的补充规定。 第三节焊接缺陷 一、焊接缺陷的概念 工程上把焊接过程中在焊接接头中产生的不符合标准要求的缺陷称为焊接缺陷，焊接结
构（件）中由于缺陷的存在，影响着焊接接头的质量。在焊接结构（件）中要获得无缺陷的焊接接头，在技术上是相当困难的，也是不经济的。为了满足焊接结构（件）的使用要求，应该把缺陷限制在一定的范围之内，使其对焊接结构（件）的运行不致产生危害。 评定焊接接头质量优劣的依据，是缺陷的种类、大小、数量、形态、分布及危害程度。若接头中存在着焊接缺陷，一般可通过补焊来修复，或者采取铲除焊道后重新进行焊接，有时直接作为判废的依据。 二、焊接缺陷的分类 焊接缺陷的种类很多，本节主要介绍熔焊缺陷。 根据GB6417-86《金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明》，可将熔焊缺陷分为六类。 第一类：裂纹，包括：横向裂纹、纵向裂纹、弧坑裂纹、放射状裂纹、支状裂纹、间断裂纹、微观裂纹。 第二类：孔穴，包括：球形气孔、均布气孔、布局密集气孔、链状气孔、条形气孔、虫形气孔、表面气孔。 第三类：固体夹杂，包括：夹渣、焊剂或熔剂夹渣、氧化物夹渣、皱褶、金属夹渣。 第四类：未熔合和未焊透。 第五类：形状缺陷包括：咬边、焊瘤、下榻、下垂、烧穿、未焊满、角焊缝凸度过大、角变形、错边、焊脚不对称、焊缝超高、焊缝宽度不齐、焊缝表面粗糙、不平滑。 第六类：其它缺陷包括：电弧擦伤、飞溅、定位焊缺陷、表面撕裂、层间错位、打磨过量、凿痕、磨痕。 第四节焊接质量要求及其缺陷分级 一、钢结构焊缝外形尺寸要求 JB/T7949-99《钢结构焊缝外形尺寸》和GB/T7949-89《钢结构焊缝外形尺寸》对钢结构熔化焊对接和角接接头的外形尺寸作了如下规定： 1.焊缝的坡口形式与尺寸应符合GB/T985和GB/986的有关规定； 2.焊缝的外形应均匀，焊道与焊道、焊道与基本金属之间应平滑过渡。I形坡口对接焊缝（包括I形带垫板对接焊缝），见图6-2。它的焊缝宽度c=b+2a，余高h值应符合表6-1的规定。 非I形坡口对接焊缝（GB/985、GB/986中除I形坡口外的各种坡口形式的对接焊缝）见图6-3。它的焊缝宽度c=g+2a，余高h值也应符合表6-1的规定。g值（见图6-4）按下式计算。 图6-2 I形坡口图6-3 非I形坡口 表6-1 余高h值mm 注：1、表中b值应符合GB/985、GB/986标准要求的实际装配值。 2、g值计算结果若带小数时，可利用数字修约法计算到整数位。
报告编号：CW1100393H000 测试报告 样品名称： 30CrNiMo8试样 委托单位：上海汽车齿轮三厂 发布日期：2011.06.30 上海机动车检测中心
声明 (1)报告无检测机构“报告专用章”或公章无效。 (2)报告无主检、审核、批准人签名无效。 (3)报告涂改无效。 (4)复制报告未重新加盖检测机构“报告专用章”或公章无效。 (5)送样委托检测报告结果仅对来样负责。 (6)对报告若有异议，请收到报告后15日之内向检测机构提出。 测试单位联络信息 地址：中国上海市嘉定区安亭镇于田南路68号 电话：86-021-******** 传真：86-021-******** 邮编：201805 E-mail：yewu@https://www.doczj.com/doc/bd9962751.html, 网址：https://www.doczj.com/doc/bd9962751.html,/https://www.doczj.com/doc/bd9962751.html, 委托单位联络信息 名称：上海汽车齿轮三厂 地址：嘉新公路99号 电话：59903179 传真：/ 邮编：201818
共 2 页第 1 页样品名称30CrNiMo8试样样品编号J2011060913-01~03 型号规格/ 样品数量共3件 委托单位上海汽车齿轮三厂委托单编号J2011060913 生产单位/ 样品状况无异常 测试项目冲击强度送样日期2011.06.28 测试日期2011.06.30 测试地点本中心 测试依据根据GB/T229-2007(夏比摆锤冲击试验方法)标准及委托要求 结果： 试验结果见附表1 ________________________________________________________________________ 签发日期：2011年06月30日 （报告专用章） 备注：10×10mmV2缺口试样。 批准：审核：主检：