夏比V型冲击测试-广州金属材料冲击测试

夏比V型冲击测试-广州金属材料冲击测试 

夏比冲击试验Charpy impact test是用以测定金属材料抗缺口敏感性(韧性)的试验。制备有一定形状和尺寸的金属试样，使其具有U形缺口或V形缺口，在夏比冲击试验机上处于简支梁状态，以试验机举起的摆锤作一次冲击，使试样沿缺口冲断，用折断时摆锤重新升起高度差计算试样的吸收功，即为Aku和Akv。可在不同温度下作冲击试验。吸收功值(焦耳)大，表示材料韧性好，对结构中的缺口或其他的应力集中情况不敏感。对重要结构的材料近年来趋向于采用更能反映缺口效应的V形缺口试样做冲击试验。

一、案例讲解：钢材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。

二、实验原理

实验时，将试样安放于试验机的支座上，举起摆锤使它自由下落将试样冲断。若摆锤重量为G，冲击中摆锤的质心高度由H0变为H1，势能的变化为G(H0-H1)，它等于冲断试样所消耗的功W，亦即冲击中试样所吸收的功为：

Ak=W=G(H0-H1)

设摆锤质心至摆轴的长度为L(称为摆长)，摆锤的起始下落角为α，击断试样后Zui大扬起的角度为β，式又可写为：

Ak=G/(cosβ-cosα)

α一般设计成固定值，为适应不同打击能量的需要冲击试验机都配备两种以上不同重量的摆锤，β则随材料抗冲击能力的不同而变化，如事先用βZui大可能变化的角度计算出Ak值并制成指示度盘，Ak值便可由指针指示的位置从度盘上读出。Ak值的单位为J（焦耳）。

Ak值越大，表明材料的抗冲击性能越好。Ak值是一个综合性的参数，不能直接用于设计，但可作为抗冲击构件选择材料的重要指标。材料的内部缺陷和晶粒的大小对Ak值有明显影响，可用冲击实验来检验材料质量，判定热加工和热处理工艺质量。Ak值对温度的变化也很敏感，随着温度的降低，在某一狭窄的温度区间内，低碳钢的Ak值骤然下降，材料变脆，出现冷脆现象，常温冲击实验一般在10℃~35℃的温度下进行。Ak值对温度变化很敏感的材料，试验应在20℃±2℃进行，温度不在这个范围内时，应注明实验温度。

三、冲击试样类型

冲击功数值与冲击试样的尺寸、缺口形状、支承方式有关。试样分为无缺口和缺口试样，缺口类型按照GB/T229-1994《金属夏比缺口冲击试验方法》可分为U型缺口和V型缺口两种，如系下图所示。U型缺口试样除2mm深度外，尚有缺口深度为5mm的深U型缺口试样，深U型缺口和V型缺口适用于材料韧性较好的材料。

U型缺口冲击试样尺寸图

V型缺口冲击试样尺寸图

四、冲击试样取样

标准夏比冲击试样尺寸长为55±0.6mm，冲击试样横截面积为(10±0.05)mm×(10±0.05)mm，由于冲击试验结果比较离散，一般对每一种材料试样的数量不少于3个。

五、标准

我国采用的冲击试验标准为GB/T229《金属夏比缺口冲击试验方法》，美国的标准是ASTM E23-金属材料缺口冲击试验方法，欧洲标准是EN 10045金属材料夏比冲击试验。