(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
五、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试样的冲击性能产生影响,这正是冲击试验得到广泛使用的原因所在,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。
缺口深度对冲击性能的影响:
缺口深度/mm 高能量试样/J 中能量试样/J 低能量试样/J 2.0±0.025 103±5.2 60.3±3.0 16.9±1.4 2.13 97.9 56.0 15.5 2.04 101.8 57.2 16.8 1.97 104.1 61.4 17.2 1.88 107.9 62.4 17.4
缺口根部半径对冲击性能的影响:
深度/mm 高能量试样/J 中能量试样/J 低能量试样/J 0.25±0.025 103±5.2 60.3±3.0 16.9±1.4 0.13 98.0 56.5 14.6 0.38 108.5 64.3 21.4 冲击试验标准对试样缺口的尺寸及位形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,从而导致试验冲击吸收功的增加。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。
一、 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。
二、 与试验过程有关的因素 (一)
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,将会造成冲击吸收功偏高。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。
六、夏比冲击试验步骤
1.制样。
冲击样坯的切取应按产品标准或GB2975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,标准夏比冲击试样尺寸长55±0.6,横截面积10±0.05×10±01。
2.试机。
首先接通电源开关,指示灯影亮,然后把手动控制盒上的开关拨至“开”处,按“取摆”按钮,摆锤应逆时针转动,上升至定位位置后电机会停转,需要冲击时,现按“退销”,再按“冲击”,摆锤开始运动“冲击-自动扬摆-挂摆”。
3.检查空击指针回零和能量损失。
在摆锤处于挂摆状态时,把指针拨至最大能力值,在不放试样的情况下按“冲击”,看指针能否转至零刻线处,回零差不应超过最小分度值的四分之一。检查能力损失,不放试样的情况下作冲击试验,当第一次摆锤摆到最高时,用手迅速将指针拨回到标度盘的最左边位置,待摆锤第二次将指针推到标度盘的右边后,即可记下指针指示的数值,两次之差除以2,即为摆动过程中消耗于摩擦阻力的能量。对于300J的摆锤,能量损失不应大于1.5J,150J摆锤,能量损失不应大
于0.75J。
4.放置试样。
缺口背面对向摆锤刀刃,缺口与摆锤刀刃直线放置。 5.试验。
按照“取摆-退销-冲击-自动挂摆”进行试验,重复3次,读数并做好记录,冲击试验完后可直接从标度盘上读出消耗于冲击试样的功的数值,不必另行计算。
6.关机。
试验完后长按“放摆”,摆锤缓慢回落至铅垂状态后松开,然后将手动控制杆拨至“关”处,最后断开机身上的电源空气开关。
七、其他
试样开缺口的目的是为了使试样在承受冲击时在缺口附近造成应力集 中, 使塑性变形局限在缺口附近不大的体积范围内, 并保证试样一次就被冲断且使断裂就发生在缺口处。
α K 值对缺口的形状和尺寸十分敏感, 缺口愈深、 愈尖锐, α K 值愈低,材料的脆化倾向愈严重。因此,同种材料用不同缺口试样测定的α K 值。对于不同尺寸和缺口的试样,所得结果不能互相换算和比较。
冲击韧性指材料在受到外加冲击负荷的作用下,断裂时消耗的功除以试样缺口断面面积而得到的商值,即在规定温度下,试样抵抗冲击载荷时所吸收的能量。单位为焦耳 。
冲击韧性的高低,取决于材料有无迅速塑性变形的能力。冲击韧性高的材料,一般都有较高的塑性。但塑性指标高的材料不一定都有高的冲击韧性。这是因为在静负荷下,能够缓慢塑性变形的材料在冲击负荷下不一定能迅速发生塑性变形。冲击韧性是强度与塑性的综合指标,是强度和塑性两者的函数,但塑性对韧性的影响更大些。`
冲击试样中的缺口形式主要有两种,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”。\