第三章-金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)課件

第三章金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)沖擊韌性:是材料抵抗變形和斷裂的能力，即在塑性變形和斷裂過(guò)程中吸收能量的能力。夏比擺錘沖擊試驗(yàn)的將規(guī)定幾何形狀的缺口試樣置于試驗(yàn)機(jī)兩支座之間，缺口背向打擊面放置，用擺錘一次打斷試樣，測(cè)定試樣的吸收能量，如下圖所示，實(shí)質(zhì)上就是通過(guò)能量轉(zhuǎn)換過(guò)程，測(cè)量試樣在這種沖擊下折斷時(shí)所吸收的能量。

第三章金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)沖擊韌性:1第一節(jié)沖擊試驗(yàn)原理

第三章金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)（圖3-1）第一節(jié)沖擊試驗(yàn)原理第三章金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)（圖32在沖擊試驗(yàn)力下斷裂吸收功組成第一節(jié)沖擊試驗(yàn)原理K值是試樣在沖擊試驗(yàn)力下斷裂時(shí)所吸收的能量，但是K值相同的材料，并不表明它們的韌性和脆性程度是相同的。因?yàn)樵嚇游盏臎_擊能量K是由三個(gè)部分組成的，即消耗于彈性變形的彈性功、消耗于塑性變形至產(chǎn)生裂紋前的塑性功和消耗于裂紋萌生、擴(kuò)展直至斷裂的撕裂功。這三部分所占的比例隨材料特性、試樣形狀及尺寸和缺口的類(lèi)型而異。一般來(lái)說(shuō)，強(qiáng)度高的材料斷裂時(shí)所吸收的沖擊功中彈性功占的比例較大，塑性功和撕裂功所占比例較小。彈性功塑性功撕裂功在沖擊試驗(yàn)力下斷裂吸收功組成第一節(jié)沖擊試驗(yàn)原理K值是試樣在沖3第二節(jié)沖擊試樣

一、夏比缺口沖擊試樣類(lèi)型第三章金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)第二節(jié)沖擊試樣

一、夏比缺口沖擊試樣類(lèi)型第三章金屬夏4第三章金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)第二節(jié)沖擊試樣第三章金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)第二節(jié)沖擊試樣5第三章-金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)課件6二、沖擊試樣的取樣方法第三章金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)第二節(jié)沖擊試樣1母材樣坯的切取2焊接接頭沖擊樣坯的截取及缺口方向3缺口的加工常用的沖擊試樣缺口加工方法有以下幾種：（1）

光學(xué)磨床加工方法（2）

機(jī)加工方法（3）

拉床加工方法（4）

線切割加工方法二、沖擊試樣的取樣方法第三章金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)第7二、沖擊試樣的取樣方法第三章金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)第二節(jié)沖擊試樣1母材樣坯的切取圖3－5鋼板樣坯截取位置二、沖擊試樣的取樣方法第三章金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)第8二、沖擊試樣的取樣方法第三章金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)第二節(jié)沖擊試樣2、焊接接頭沖擊樣坯的截取及缺口方向

（1）JB4744中對(duì)沖擊試樣的截取和缺口方位要求如下：

a）試樣應(yīng)垂直于焊接方向截取，試樣的缺口軸線應(yīng)垂直于試板表面，焊縫金屬的沖擊試樣的缺口應(yīng)位于焊縫中央。

b）當(dāng)鋼材標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限σb≤540MPa時(shí)，在最后焊道的焊縫側(cè)，以距鋼板表面1~2mm為沖擊試樣的上表面，取一組焊縫金屬?zèng)_擊試樣（見(jiàn)圖3-6中I組）。

c）鋼材標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限σb≥540MPa和Cr-Mo鋼，且試板厚度大于60mm時(shí)，以及設(shè)計(jì)溫度低于-30℃，且厚度大于40mm的低溫鋼，取兩組焊縫金屬?zèng)_擊試樣。一組在最后焊道側(cè)，距鋼板表面1~2mm處；另一組在鋼板另一側(cè)表面和1/2板厚之間（即以另一側(cè)1/4板厚處為沖擊試樣的軸線）截?。ㄒ?jiàn)圖3-6中I和II兩組）。

I二、沖擊試樣的取樣方法第三章金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)第9二、沖擊試樣的取樣方法第三章金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)第二節(jié)沖擊試樣2、焊接接頭沖擊樣坯的截取及缺口方向

d）熱影響區(qū)沖擊試樣缺口的位置如圖3-7所示。缺口軸線至試樣軸線與熔合線的交點(diǎn)的距離（S）大于零，且應(yīng)盡可能多的通過(guò)熱影響區(qū)。二、沖擊試樣的取樣方法第三章金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)第10二、沖擊試樣的取樣方法第三章金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)第二節(jié)沖擊試樣2、焊接接頭沖擊樣坯的截取及缺口方向

（2）JB4708中對(duì)沖擊試樣的截取和缺口方位要求如下：

a）樣縱軸應(yīng)垂直于焊縫軸線，缺口軸線垂直于母材表面。b）取樣及缺口位置見(jiàn)圖3-8。焊縫區(qū)試樣的缺口應(yīng)位于焊縫中心線上。熱影響區(qū)試樣的缺口軸線至試樣軸線與熔合線的交點(diǎn)的距離大于零，且應(yīng)盡可能多的通過(guò)熱影響區(qū)。二、沖擊試樣的取樣方法第三章金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)第11二、沖擊試樣的取樣方法第三章金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)第二節(jié)沖擊試樣2、焊接接頭沖擊樣坯的截取及缺口方向

其他焊接接頭沖擊試樣的取樣方法應(yīng)按GB2649進(jìn)行，試樣加工按GB2650要求進(jìn)行。圖3-9（a）、（b）和（c）分別為焊縫金屬?zèng)_擊試樣和熔合線沖擊試樣和熱影響區(qū)沖擊試樣缺口位置示意圖。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，熔合線和熱影響區(qū)沖擊試樣，在確定缺口位置時(shí)，必須用低倍焊接接頭化學(xué)侵蝕方法確定熔合線和熱影響區(qū)的準(zhǔn)確位置。

圖3－9二、沖擊試樣的取樣方法第三章金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)第12

第三節(jié)試驗(yàn)設(shè)備及儀器

GB/T3808-2002中對(duì)擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)幾項(xiàng)重要的性能指標(biāo)作了明確規(guī)定，主要包括試驗(yàn)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)打擊能量、擺錘沖擊速度、試樣支座及擺錘刀刃尺寸等。擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)主要由機(jī)架、擺錘、試樣支座、指示裝置及擺錘釋放、制動(dòng)和提升機(jī)構(gòu)組成。目前國(guó)產(chǎn)的擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)主要有：JB-30A、JB-30B、JBG-30、JBD-30、JBD-30A等型號(hào)，各種試驗(yàn)機(jī)的基本技術(shù)參數(shù)均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)構(gòu)形式及操作方法也基本一致。主要區(qū)別在送樣方式上（手動(dòng)或自動(dòng)）。沖擊擺錘的最大沖擊能量分為147J和294J兩檔，沖擊速度都在5.2m/s左右。第三節(jié)試驗(yàn)設(shè)備及儀器GB/T3808-2002中13第三章-金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)課件14第三章-金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)課件15第三章-金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)課件16第三章-金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)課件17第三章-金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)課件18第三章-金屬夏比缺口沖擊試驗(yàn)課件19

沖擊試驗(yàn)設(shè)備及儀器其它要求：

第三節(jié)試驗(yàn)設(shè)備及儀器1在低溫沖擊試驗(yàn)中，溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性直接影響到試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。低溫沖擊試驗(yàn)溫度測(cè)量系統(tǒng)可使用銅-康銅熱電偶或玻璃溫度計(jì)。較為常用的為玻璃溫度計(jì)。2銅-康銅熱電偶應(yīng)滿(mǎn)足JJG386《工作用銅-康銅熱電偶檢定規(guī)程》Ⅱ級(jí)熱電偶要求。玻璃溫度計(jì)一般用于低溫沖擊試驗(yàn)中的溫度測(cè)量，玻璃溫度計(jì)應(yīng)符合JJG130《工作用玻璃液體溫度計(jì)檢定規(guī)程》要求。3沖擊試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，測(cè)溫用的玻璃溫度計(jì)量小分度值應(yīng)不大于1℃，從表3-4中可以看出，對(duì)于低溫沖擊試驗(yàn)，測(cè)溫溫度計(jì)在全浸工作狀態(tài)下的測(cè)溫最大誤差在1～2℃之間。

沖擊試驗(yàn)設(shè)備及儀器其它要求：第三節(jié)試驗(yàn)設(shè)備及儀器20

第四節(jié)

沖擊試驗(yàn)操作方法

一、沖擊試樣的定位

在夏比沖擊試驗(yàn)中，為了測(cè)定出穩(wěn)定可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，必須保證擺錘刀刃與試樣的接觸線位于試樣缺口對(duì)稱(chēng)面上，也就是應(yīng)使缺口對(duì)稱(chēng)面與支座對(duì)稱(chēng)面基本重合。如果擺錘刀刃打擊試樣時(shí)偏離缺口中心位置，測(cè)得的缺口沖擊功將隨著這個(gè)偏離量變化而增加。關(guān)于試樣對(duì)中偏差給試驗(yàn)結(jié)果帶來(lái)的影響，許多試驗(yàn)研究結(jié)果表明，當(dāng)試樣缺口對(duì)稱(chēng)面與支座對(duì)稱(chēng)面偏差在0.5mm以?xún)?nèi)時(shí)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果無(wú)明顯影響。因此標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定該偏差應(yīng)不大于0.5mm。為了使試樣缺口對(duì)稱(chēng)面準(zhǔn)確地與支座對(duì)稱(chēng)面重合，對(duì)于室溫沖擊試驗(yàn)和一些低溫沖擊試驗(yàn)，要使用專(zhuān)用的對(duì)中夾鉗或定位規(guī)放置試樣，放置的試樣缺口背面朝向擺錘打擊方向，試樣應(yīng)盡可能緊貼支坐面。

第四節(jié)沖擊試驗(yàn)操作方法一、沖擊試樣的定位21

第四節(jié)

沖擊試驗(yàn)操作方法

二、試樣保溫時(shí)間

在高溫和低溫沖擊試驗(yàn)中，將試樣加熱或冷卻至規(guī)定溫度后，必須在此溫度保溫一段時(shí)間，合理的保溫時(shí)間應(yīng)是試樣整體達(dá)到規(guī)定的均勻溫度所需的時(shí)間。高溫沖擊試驗(yàn)保溫時(shí)間也不宜過(guò)長(zhǎng)，以免造成試樣表面的氧化，特別是缺口根部表面的氧化。

高溫或低溫沖擊試驗(yàn)，為了保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，要求冷卻液或加熱劑應(yīng)充滿(mǎn)適當(dāng)容量的容器，距容器底部至少應(yīng)25mm，試樣在液體中至少要浸于25mm的深度，測(cè)溫裝置應(yīng)放置于試樣堆的中心，試樣在均勻攪拌的液體中至少保持5min，當(dāng)使用氣體介質(zhì)時(shí)，試樣應(yīng)處于氣體圍繞的環(huán)境中，至少應(yīng)保持30min，用于從介質(zhì)中移動(dòng)試樣的裝置應(yīng)放于介質(zhì)中，確保與試樣溫度基本相同。

第四節(jié)沖擊試驗(yàn)操作方法二、試樣保溫時(shí)間22

第四節(jié)

沖擊試驗(yàn)操作方法

三、低溫沖擊試驗(yàn)操作要點(diǎn)

第四節(jié)沖擊試驗(yàn)操作方法三、低溫沖擊試驗(yàn)操作要點(diǎn)23

第四節(jié)

沖擊試驗(yàn)操作方法

三、低溫沖擊試驗(yàn)操作要點(diǎn)

第四節(jié)沖擊試驗(yàn)操作方法三、低溫沖擊試驗(yàn)操作要點(diǎn)24

第四節(jié)

沖擊試驗(yàn)操作方法

四、韌脆轉(zhuǎn)變溫度的測(cè)定

材料一旦發(fā)生韌脆化現(xiàn)象，斷裂形式便由韌性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，沖擊吸收功明顯下降，斷口由纖維狀變?yōu)榻Y(jié)晶狀，斷裂機(jī)理由微孔聚集型變?yōu)榇┚Ы饫硇?。這是由于在體心立方晶體金屬及合金或某些密排六方晶體金屬及合金中，溫度的下降增加了位錯(cuò)在晶體中運(yùn)動(dòng)的阻力，使材料的屈服點(diǎn)升高，因而材料發(fā)生脆化。

1、韌脆化機(jī)理第四節(jié)沖擊試驗(yàn)操作方法四、韌脆轉(zhuǎn)變溫度的測(cè)定材料一25

第四節(jié)

沖擊試驗(yàn)操作方法

四、韌脆轉(zhuǎn)變溫度的測(cè)定

根據(jù)不同溫度下的沖擊試驗(yàn)結(jié)果，以沖擊吸收功或脆性斷面率為縱坐標(biāo)，以試驗(yàn)溫度為橫坐標(biāo)繪制曲線。如圖所示。

2、韌脆轉(zhuǎn)變溫度測(cè)定的四種方法第四節(jié)沖擊試驗(yàn)操作方法四、韌脆轉(zhuǎn)變溫度的測(cè)定根據(jù)不26

第四節(jié)

沖擊試驗(yàn)操作方法

四、韌脆轉(zhuǎn)變溫度的測(cè)定

韌脆轉(zhuǎn)變溫度曲線示意圖第四節(jié)沖擊試驗(yàn)操作方法四、韌脆轉(zhuǎn)變溫度的測(cè)定韌脆轉(zhuǎn)27

第四節(jié)

沖擊試驗(yàn)操作方法

五、脆性斷面率的測(cè)定

1對(duì)比法沖擊試樣斷口纖維斷面率示意圖見(jiàn)圖3-10。2尺寸測(cè)量法3放大測(cè)量法

4卡片測(cè)量法

第四節(jié)沖擊試驗(yàn)操作方法五、脆性斷面率的測(cè)定1對(duì)比28

第四節(jié)

沖擊試驗(yàn)操作方法

六、側(cè)膨脹值的測(cè)定

1側(cè)膨脹儀測(cè)量法2投影儀測(cè)量法3游標(biāo)卡尺測(cè)量法

圖3-11中為一個(gè)打斷為兩截的沖擊試樣斷面，W是沖擊試樣原始寬度，A1、A2、A3、A4分別為側(cè)膨脹量。如果A1＞A2A3=A4

則側(cè)膨脹值LE=A1+A3（或A4）

如果A1＞A2A3＞A4則側(cè)膨脹值LE=A1+A3

第四節(jié)沖擊試驗(yàn)操作方法六、側(cè)膨脹值的測(cè)定1側(cè)膨脹儀29

第五節(jié)沖擊試驗(yàn)結(jié)果處理及試驗(yàn)報(bào)告

一、沖擊吸收能量有效位數(shù)

試驗(yàn)結(jié)果值有效位數(shù)取決于試驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)的綜合精度，即保留的有效數(shù)字應(yīng)與測(cè)試的系統(tǒng)誤差相適應(yīng)。過(guò)多保留有效位數(shù)則夸大了試驗(yàn)的測(cè)量確定，有效位數(shù)不夠則增大了誤差。標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法規(guī)定，沖擊吸收功于少應(yīng)保留兩位有效數(shù)字，修約方法按GB8170《數(shù)值修約規(guī)則》執(zhí)行。對(duì)于“至少應(yīng)保留兩位有效數(shù)字的含義應(yīng)理解為：沖擊吸收能量在100J以上時(shí)，應(yīng)是三位數(shù)字，例如120J；沖擊吸收能量在10～＜100J時(shí)，應(yīng)為二位數(shù)字，例如95J；沖擊吸收能量在10J以下時(shí)，應(yīng)保留小數(shù)點(diǎn)后一位數(shù)字，例如6.5J。

第五節(jié)沖擊試驗(yàn)結(jié)果處理及試驗(yàn)報(bào)告一、沖擊吸收能量有效30

第五節(jié)沖擊試驗(yàn)結(jié)果處理及試驗(yàn)報(bào)告

對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)沖擊試樣，當(dāng)報(bào)告沖擊吸收功時(shí)，僅標(biāo)出試樣缺口的形狀，試樣的尺寸應(yīng)在報(bào)告中詳細(xì)注明。

二、沖擊吸收的表示方法夏比缺口沖擊試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了四種類(lèi)型的標(biāo)準(zhǔn)試樣，為了表示出不同類(lèi)型沖擊試樣的試驗(yàn)結(jié)果，四種類(lèi)型試樣的沖擊吸收能量用如下符號(hào)表示，以示區(qū)別：第五節(jié)沖擊試驗(yàn)結(jié)果處理及試驗(yàn)報(bào)告對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)沖擊31

第五節(jié)沖擊試驗(yàn)結(jié)果處理及試驗(yàn)報(bào)告

三、試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

只有相同類(lèi)型和尺寸試樣在同一試驗(yàn)條件下的試驗(yàn)結(jié)果才能進(jìn)行比較，當(dāng)試樣缺口形狀和尺寸不同時(shí)，或厚度及寬度不同時(shí)，其試驗(yàn)結(jié)果不能直接對(duì)比和換算。

對(duì)于厚度小于10mm的金屬材料，由于尺寸受限制，不能加工成標(biāo)準(zhǔn)試樣，一般加工成寬度7.5mm或5mm的沖擊試樣，這些試樣得出的試驗(yàn)結(jié)果同樣不能與標(biāo)準(zhǔn)試樣的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比和換算。除非對(duì)于特定的試驗(yàn)材料在大量對(duì)比試驗(yàn)的條件下找出它們之間的相關(guān)性。

第五節(jié)沖擊試驗(yàn)結(jié)果處理及試驗(yàn)報(bào)告三、試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比32

第五節(jié)沖擊試驗(yàn)結(jié)果處理及試驗(yàn)報(bào)告

四、試驗(yàn)中異常情況處理

當(dāng)由于試驗(yàn)機(jī)打擊能量不足使試樣未完全折斷時(shí)，應(yīng)在試驗(yàn)數(shù)據(jù)前加大于符號(hào)“＞”，其他情況則應(yīng)注明“未折斷”。試驗(yàn)后的沖擊試驗(yàn)斷口出現(xiàn)可見(jiàn)裂紋或缺陷時(shí)，要在試驗(yàn)報(bào)告中注明，試驗(yàn)委托者可根據(jù)斷口情況了解產(chǎn)品質(zhì)量。

試驗(yàn)中當(dāng)發(fā)現(xiàn)操作不符合要求時(shí)，而且試樣打斷時(shí)有卡錘現(xiàn)象時(shí)，由于得到的結(jié)果已不準(zhǔn)確，因此試驗(yàn)結(jié)果無(wú)效，應(yīng)重新補(bǔ)作試驗(yàn)

。

第五節(jié)沖擊試驗(yàn)結(jié)果處理及試驗(yàn)報(bào)告四、試驗(yàn)中異常情況處33

第