金属材料夏比摆锤冲击试验方法详解：从原理到实际操作
金属材料夏比摆锤冲击试验方法详解：从原理到实际操作
金属材料的韧性是衡量其综合性能的重要指标之一。夏比摆锤冲击试验是一种常用且权威的测试方法，用于准确评价金属材料的韧性。本文将详细介绍该试验的原理、试样要求、检测步骤及所需仪器，帮助读者更好地理解和应用这一试验方法。
试验原理
夏比冲击试验是用以测定金属材料抗缺口敏感性（韧性）的试验。将规定几何形状的缺口试样置于试验机两支座之间，缺口背向打击面放置，用摆锤一次打断试样，测定试样的吸收能量。
测试相关标准
参考标准GB/T 229-2020《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》进行试验。
检测仪器
- 冲击试样缺口液压拉床
冲击试样缺口液压拉床用于精确加工金属试样的缺口，使其符合标准尺寸和形状，然后将这些试样放入摆锤式冲击试验机进行冲击测试，从而评估材料的韧性和抗缺口敏感性。
- 微机控制摆锤式冲击试验机
测试流程
步骤一、制样
- 标准尺寸冲击试样
使用冲击试样缺口液压拉床，将标准尺寸（55×10×10）mm的试样固定在工作台上，根据需要选择V型或U型刀具，调整切割深度和角度，启动设备进行切割，确保缺口符合标准。
尺寸为（55×10×10）mm，中间有V型或U型缺口。
- V型缺口应有45°夹角，深度为2mm，底部曲率半径为0.25mm。
- U型缺口深度一般为2mm或5mm，底部曲率半径为1mm。
- 试样类型和小尺寸试样
选择试样类型应根据试验材料的产品技术条件、材料的服役状态和力学特性。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。
当试验材料厚度<10mm时，可选择宽度为7.5mm、5mm或2.5mm的小尺寸试样，其他尺寸与标准试样相同，缺口开在试样的窄面上。
- 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。
- 检查空击指针回零和能量损失
在摆锤处于挂摆状态时，将指针拨至最大能力值，不放试样的情况下按“冲击”，查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。
检查能量损失时，不放试样的情况下作冲击试验。当摆锤第一次摆到最高点时，用手迅速将指针拨回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，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；对于150J的摆锤，能量损失不应大于0.75J。
- 放置试样
将试样缺口背面对向摆锤刀刃，放到摆锤冲击试验机下方。
调整试样位置，使其正中放置在支座上。
- 开始试验
确保一切准备就绪后，按照“取摆－退销－冲击－自动挂摆”的步骤进行试验。
重复3次，记录读数。
冲击试验完毕后，可直接从标度盘上读取消耗于冲击试样的功的数值，无需另行计算。
步骤二、试验操作要点
- 实验前
试验温度应在10~35℃（通常所称的室温）范围内，对于韧性对温度变化敏感的材料，应在20℃±2℃进行。
用最小分度值不大于0.02mm的量具测量试样的宽度、厚度和缺口处厚度；用光学投影仪检查缺口尺寸是否符合标准要求。
进行空打试验，释放摆锤并读取零点附近的被动指针示值，会零差不应超过最小分度值的1/4。
- 操作过程中
试样应紧贴支座放置，使试样缺口背面朝向摆锤刀刃。
用专用的对中夹钳或定位规确保缺口对称面位于两支座对称面上，偏差不应大于0.5mm。
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，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。
读取被动指针在示值度盘上的数值，或数字显示装置的显示值，即为冲击吸收功。
每种材料的试样数量不少于3个，以确保结果的可靠性。
步骤三、试验中常遇情况的处理
- 由于试验机打击能量不足使试样未完全折断时，试验报告中应在试验数据之前加大于符号“＞”，其他情况则应注明“未折断”。
- 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。
- 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。
以上就是关于金属材料夏比摆锤冲击试验方法的介绍，希望可以给大家带来帮助！