金属力学性能测试：夏比摆锤冲击试验标准与操作指南

金属力学性能测试：夏比摆锤冲击试验标准与操作指南

夏比摆锤冲击试验标准

• GB/T229--2020《金属材料 夏比摆锤冲击试验方法》
• HB5144--1996《金属室温冲击韧性试验方法》
• HB5278--1984《金属低温冲击韧性试验方法》
• ASTME23《金属材料缺口冲击试验标准方法》

试验前准备

1. 检查试验温度：10~35℃
2. 测量试样尺寸：使用最小分度值不大于0.02mm的量具
3. 选择冲击试验机：试样吸收能量K不应超过实际初始势能的80%

冲击试验机关键参数

1. 试验机砧座

• 由两块延伸至各侧面的、表面相互垂直并且垂直于摆锤摇摆平面的砧座组成
• 砧座材料应为淬硬钢
• 砧座间距应保证在40+0.20mm以内
• 圆角半径为1.0-1.5mm
• 砧座斜度为11°±1°

2. 冲击刀刃

• 材料应为淬硬钢并固定在摆锤上
• 刀刃夹角为30°±1°
• 圆角半径为2.0~2.5mm
• 刀刃的最大宽度为18mm
• 冲击刀刃应光滑圆角过渡

3. 冲击中心

• 冲击中心与旋转轴之间的距离应等于摆锤长度，偏差保证为±0.01mm

4. 冲击速率：5.0~5.5m/s之间

5. 零刻度

6. 摩擦损耗

• 一次摆锤冲击所摩擦损失的能量不允许超过0.5%的初始势能

试验前检查

1. 砧座跨距
2. 回零差和空载能耗

• 开机检查试验机系统是否正常
• 进行摆锤空打试验
• 将摆锤扬起至预扬角位置
• 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
• 空载能耗值应不大于摆锤标称能量值的0.5%

冲击试验机试验过程

刻度盘式冲击试验机

1. 起动扬摆装置
2. 将试样紧贴砧座放置
3. 将指针放在刻度盘的满刻度上
4. 松开摆锤，试样冲断
5. 读取冲击吸收能量K值
6. 记录测试结果并进行计算

数显式冲击试验机

1. 取摆
2. 放置试样

• 将试样紧贴砧座放置
• 使试样缺口的背面朝向摆锤刀刃
• 试样缺口对称面偏离两砧座间的中点应不大于0.5mm

3. 退销
4. 冲击
5. 读数

• 等摆锤停稳后，即可在显示装置上读出冲击吸收能量K值
• 记录测试结果并进行计算

6. 放摆

试验注意事项

1. 摆锤摆动平面的两侧设置安全网，以防止试样断裂飞出伤人
2. 冲击时在场人员须站在摆锤摆动平面的两侧，严防迎着摆锤站立
3. 摆锤扬起，放置试样时，任何人不准按动摆锤下落按钮，以防摆锤冲击伤人
4. 操作设备和放置试样为同一人

试验结果的表达

1. 读取冲击吸收能量，至少估读到0.5J或0.5个标度单位
2. 试验结果至少应保留两位有效数字
3. 吸收能量的表示法：

• V型缺口试样在2mm摆锤刀刃下冲击吸收能量：KV2
• V型缺口试样在8mm摆锤刀刃下冲击吸收能量：KV8
• U型缺口试样在2mm摆锤刀刃下冲击吸收能量：KU2
• U型缺口试样在8mm摆锤刀刃下冲击吸收能量：KU8

试验结果的处理

1. 对于试验后没有完全断裂的试样，可以给出冲击吸收能量，或者与完全断裂试样结果平均后给出
2. 如果由于试验机打击能量不足，试样未断开，吸收能量不确定，试验报告则应注明“xJ的试验机试验，试样未断开”字样
3. 误操作、试样打偏、试样打断时有卡锤现象，断口有明显淬火裂纹，则试验结果无效
4. 如果试样吸收能量超过实际初始势能的80%，则应在试验报告中报告为近似值并注明超过试验机能量的80%
5. 特别要注意不同尺寸和类型试样的试验数据不能相互换算或直接比较
6. 对于低能量的冲击试验，一些材料用2mm和8mm的摆锤刀刃试验测定的结果有明显不同，2mm摆锤刀刃的结果可能高于8mm摆锤刀刃的结果

影响冲击试验结果的主要因素

1. 与材料有关的因素

• 夹渣
• 偏析
• 裂纹

2. 与样品取样和制备有关的因素

• 试样的尺寸
• 样品的取样方向
• 缺口的加工质量