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第六章 金属夏比冲击试验

归档日期:07-11       文本归类:发起冲击      文章编辑:爱尚语录

  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 降低温度 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。 (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。 1 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: Ak = A-A1 (6-1) A ? FH1 ? FL?1 ? cos? ? (6-2) A1 ? FH 2 ? FL?1? cos ? ? (6-2) 式中 A ——摆锤起始位能,J; A1——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 AK ? F ? L?COS? ? COS? ? 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。 (6-4) 2 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,Ak 值越小,材料表现的脆 性越大。 所以,不同类型和尺寸试样的 Ak 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 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 1.6μ m。 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 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 5 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 AkV; 深度 2mmU 型缺口试样的冲击吸收功表示为 AKU2; 深度 5mmU 型缺口试样的冲击吸收功表示为 AKU5。 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; 6 (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 7 (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 8 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σ s 升高,而材料的断裂强度σ c 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,σ c σ s,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σ c,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, 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 随温度 的下降变化不大,近似为一水平线 中虚线所示),即使在很低的温度仍未与σ c 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 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 9 表示。例如冲击吸收功上下平台区间 50%所对应的温度记为 ETT50; 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 FATT50。 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。 10 (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。 11 (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: CA ? AC ?100 % A0 (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。 12 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 13 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。 14 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。 15

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