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1、金属夏比缺口冲击试验方法 国 家 标 准 技术说明 第一章 概述 第一节 金属夏比冲击试验的用途 1 选材及新材料研制 2 冶金产品检查控制 3 工艺质量监督 4 各种条件下韧性评定 5 冶金产品交货重要指标之一 （详见金属夏比冲击试验方法国家标准实施指南) 第二节 金属夏比冲击试验方法的标准化 1 常规冲击试验标准的进展 2 相关标准的引用 3 国际标准ISO现状 4 国外标准（EN、ASTM、JIS等）现状 5 仪器化冲击试验方法的标准化 第二章 GB/T229-07 金属夏比缺口冲击试验方法 技术内容说明 GB/T 229 -2007 金属材料 夏比摆锤冲击试验方法技术说明 金属材料夏比
2、冲击试验方法是用于测定金属材料韧 性应用最广泛的一种传统力学性能试验，也是评定金属 材料在冲击载荷下韧性的重要手段之一。对于金属材料 力学性能的要求，除了具有足够的强度、硬度和塑性之 外，还应具有一定的韧性，即在一定条件下受到冲击载 荷时，在断裂过程中吸收足够能量的能力，以保证金属 构件及零件的安全性。本试验方法的标准化对于金属材 料的质量保证、新材料新工艺的研制以及冶金、压力容 器、机械、船舶、军工等部门设备及构件的安全性提供 了可靠保证。 （详见金属夏比冲击试验方法国家标准实施指南一书 ） GB/T229-2007金属材料 夏比摆锤冲击试验方法于 2008年6月1日实施，代替了GB/T22
3、9-1994金属夏比缺口冲 击试验方法标准。本标准修改采用了（MOD）了国际标准 ISO1481：2006金属材料 夏比摆锤冲击试验 第1部分： 试验方法。 国际标准ISO148以金属材料夏比冲击试验为总称 由以下3部分组成： ISO148.1 金属材料 夏比摆锤冲击试验 第1部分：试验方法 ISO148.2 金属材料 夏比摆锤冲击试验 第2部分：试验机的 校验 ISO148.3 金属材料 夏比摆锤冲击试验 第3部分：用于校验 试验机的夏比V型缺口标准试样的制备与表征 影响夏比缺口冲击试验结果 主 要 因 素 n 在金属力学性能试验中，导致夏比缺口冲击试验结 果 分散性相对大的原因来自两方面：
4、试验因素和材料结构。 从 试验角度看，由于冲击试验是在动态力作用下进行的，因 此 影响试验结果正确性和分散性的因素很多，试验方法标准 化 的目的就是对各种影响冲击试验结果的因素进行限定，以 得 到准确的和可比较的试验结果。这些影响因素大致上可以 分为如下几个方面： n 一. 试样 1.冲击样坯的切取 确定样坯的加工余量及各种冶金产品的取样位置及 方向。 2. 试样尺寸及形状 试样长度、宽度、高度的公称尺寸及及加工偏差； 缺口根部曲率半径、深度及角度尺寸及偏差； 夏比缺口冲击试样的形位公差。 3.冲击试样的加工与置备 主要为缺口根部曲率半径、深度及角度的加工质量 ； 试样尺寸、缺口根部曲率半径、
5、深度及角度的检查方 法。 二. 试验装置 1. 试验机结构 确保试样正确的放置及打击瞬间试验机的刚 性。 2. 试验机性能参数 直接参数：机架、摆锤、砧座及支座、指示 装置。 综合性能：试验机误差及重复性。 3. 温度控制仪器 恒温装置温度控制的准确性及稳定性。 三. 试验技术 1.试验前准备 指示装置的回零差及砧座跨距检查与保证。 2.试样的定位 试样打击中心准确性以及试样缺口对称面与砧座间中线的吻合 程度。 3高、低温冲击试验操作试样整体温度均匀性保证、打击试样 瞬间温度的准确性。 4. 转变温度测定 剪切断面率的测定、侧膨胀值的测定。 5.试验结果处理及试验报告 打击能量不足、卡锤、断口
6、检查、结果有效位数。 这些影响因素均应在试验方法标准中加以限定。 一 .新旧标准技术内容的变动 本标准是在原标准GB/T2291994金属夏比 缺口冲击试验方法的基础上修订的。修改采用 了ISO148.1技术内容。 本标准修改后技术内容变化如下： 1 范围 原标准在适用范围中规定温度范围-192 1000，草案考虑到国际标准，没有规定 使用温度范围，但本标准实际上包括了室温、 低温和高温夏比缺口冲击试验。 本标准适用于夏比V型缺口试样冲击吸收能 量的测定，不包括仪器化冲击试验方法，因为 已有GB/T197482005钢材 夏比V型缺口摆 锤冲击试验 仪器化试验方法。 2.引用标准 2.1 取消
7、了原引用的GB/T10623金属力学试验用术语标 准，使用本标准中第3部分内容。 2.2 取消了引用标准中GB/T12778金属夏比冲击断口测定 方法，本冲击试验方法标准在附录C中给出了侧膨胀值的 测定方法及测量装置，在附录D中给出了冲击样断口形貌的 评定方法。 2.3 取消了以下检定规程： JJG130 工作用玻璃液体温度计检定规程 JJG141 工作用铂铑10铂热电偶检定规程 JJG145 摆锤式冲击试验机检定规程 JJG351 工作用镍铬镍硅、镍铬考铜热电偶检定规程 JJG368 工作用铜康铜热电偶检定规程 3 . 符号及术语 本标准草案采用的符号、单位及名称与 ISO148.1是相同的
8、。 这些符号代替了原标准中相应的符号。主要变化 为：，冲击吸收能量用K代替原标准的冲击吸收功 AK,新标准中的符号见标准表1。 KV2 、 KU2 2mm锤刃的冲击值。 KV8 、 KU8 8mm锤刃的冲击值 4. 试样 4.1 增加了宽度2.5 mm的小尺寸试样，宽度机加工 偏差为0.04mm。 4.2 对原标准试样尺寸机加工偏差规定做了修改，与 国际标准ISO 148.1一致，见表2. V型缺口试样 尺寸 机加工偏差 U型缺口试样 尺寸 机加工偏差 对原标准修改后放宽了试样加工公差要求的规 定。但应指出，对于试验结果的稳定性影响较原来 要大，因为试样纵向面夹角从原来的 垂直度 0.1mm/
9、10mm（相当于900.57）改为 902后，试样放置后与砧座贴紧程度变差， 冲击试样时稳定性自然变差，902相当于垂 直度0.35mm/10mm。 关于缺口对称面试样端部距离的规定，新标准 提出，对于自动定位试样的试验机，建议偏差用 0.165mm代替0.42mm。 5. 试验装置 5.1 增加了附录A（资料性附录）对中夹钳，与ISO148.1相同。 5.2 新标准规定了两种冲击刀，即锤刃半径2mm或8mm的冲击刀， 在原标准上增加了8mm冲击刀。这符合了GB/T3808要求，与国 际标准ISO148.1中规定相同。 标准在7.3条注中明确指出，对低能量冲击试验，一些材料用 两种尺寸的锤刃测
10、定的结果明显不同。 5.3 对冲击试验机适用范围由原标准的1090改为上限80， 其下限建议不低于试验机最小分辨力的25倍。这与GB/T3808规 定相同，在这个标准中规定，在标称能量的0、10、20 、30、50、60、80进行检查冲击试验机。 6 试验 6.1 对于室温冲击试验，原标准规定一般在10 35进行，严格的试验在202进行，新标准 改为：应在规定温度2内试验，如对温度没 有规定，应在235范围进行。严格了室温冲 击温度适用范围。 6.2 增加了8.2.2条关于在液体介质中放置试样 的规定，此规定与ISO148.1的8.2.2条规定相同 。 6.3 试样的转移 n 新标准取消了原标
11、准中7.10条规定：“试样从 液体介质中移出至打击的时间应在2s之内，试样离 开气体介质至打击的时间应在1s之内”。 n 对高低温冲击试验规定试样从装置中移出至打 断时间应不大于5秒。为保证试样在打击瞬间温度 处于规定范围，在注1中建议了温度补偿值（见附E ），此规定与原标准附录A规定相同。但应指出， 转移试样时间35s的间隔所补偿的温度是近似的 ，因为在此间隔内温度的变化受到环境温度、材料 导热系数、试样移送时间长短等多种因素影响（见 金属夏比冲击试验国家标准实施指南一书）。 6.4 端面定位 本标准取消了原标准如下规定：对于端面定位的高温冲 击试验，应根据试样膨胀量调整定位机构，其膨胀量按
12、公式 L27.5（tt0）计算。 对于高温冲击试验，由于试样从高温炉中取出至打击时 间间隔太长而导致试样温度降低很多，可能获得不准确的冲 击能量，因此这一间隔应减至最小，要采用端面定位放置试 样。 原标准7.6条规定由新标准8.1条的原则保证。 6.5 转变温度的测定 在用冲击吸收能量温度曲线测定转变 温度时增加了冲击吸收能量达到某一特定值 的规定（例如KV8=27J）。也规定了冲击吸收 能量达到上平台某一百分数（例如50）的 规定。 第一节 适用范围及试验原理 1 冲击试验温度（室温、高温、低温冲击） 2 冲击试样及缺口类型（V型、U型，标准和小试样） 3 试验原理 用打击试样时能量前后的变
13、化评定材料的韧性。 KV(U)=FL（ cos cos ） F摆锤重力 L摆长（摆轴至F作用点距离） 冲击前摆锤的落角 冲击后摆锤的升角 第二节 对冲击试样的要求 一 冲击样坯的取样 1 样坯加工余量 2 型钢的取样 3 条钢的取样 4 钢板的取样 5 钢管的取样 如无其他规定，按GB/T2975规定取样。 二 冲击试样 1 试样长度：垂直于缺口方向最大尺寸 2 试样宽度：与缺口平行方向尺寸 3 试样高度：带缺口面与相对面距离（图 1） 4 试样尺寸公差 a）试样主体 b）缺口形状及尺寸 （见标准图 2） 冲击缺口试样的意义 ASTM E23 详细分析了缺口冲击试验必要性，缺口产生的 三个效应
14、： 1）应力集中和应变集中 2）应力状态的改变 3）约束引起的强化和脆化 决定应力集中系数的参数：缺口尖度、缺口深度、缺口角 度。 应力集中系数Ktmax m， Kt的大小取决于缺口锐度。 由于缺口产生的脆化倾向，导致工程材料服役安全性 降低，尤其对铁素体钢类，在有缺口的工件上在低温下受 到冲击力时，必需考虑冲击韧性。 三 试样缺口的加工及检查 1 缺口加工方法 定型砂轮磨制 铣床加工 拉床加工 线切割加工 2 缺口的检查 缺口深度 根部曲率半径 缺口角度 三种V型缺口加工方法比较 n1光学磨 n2机加工 n3线切割 n比较：1）形貌 2）组织 3）残余应 力 4）断面 5）硬度 6）AK值
15、第三节 对冲击试验机的要求及检查 直接检验 一 机架 二 摆锤 三 砧座及支座 四 指示装置 间接检验 温度控制装置 按GB/T3808-2002摆锤式冲击试验机的检验 一机架 n摆轴轴线基准面 平行度：2/1000 n自由状态刀刃试样间隙：0.5mm n摆动平面摆轴角度：900.1 n刀刃试样面：良好接触 n刀刃中心砧座中心：0.5mm n摆轴轴向间隙：0.25mm（横向加4W） n摆轴径向间隙：0.08mm(垂直施加150N) 二 摆锤 * 势能Ap标称能量AN 允差：1 * 指示能量As 的检查： As 1% AV (测量的吸收功) 或 As 0.5%Ap(初始位能) * 冲击速度：55
16、.5m/s * 摩擦能量损失：空气、轴承、指针 * 打击中心：0.995L0.005L * 刀刃尺寸：宽度、角度、半径 * 刀刃试样纵轴线夹角：902 冲击能量相关术语及符号 n标称能量 AN 出厂给出的值 n实际初始势能 AP 实测的标称能量 n指示能量 As 指示装置的指示值 n实际吸收能量 Av 实测的指示能量 n标准能量 AR 标准试样能量值 夏比缺口冲击试验的打击中心 摆锤摆动时，全部质量集中于摆锤一个点上，即打击中心 。当与试样中心偏差较大时，摆杆在冲击瞬间就会承受较大 的弯曲应力，产生的震动使测得的冲击吸收能量不准确。打 击中心与试样中心的偏差来自于：摆杆长度、与钳口位置的 配合、试样宽度的变化等因素。 因此冲击试验时要保证打击中心与试样宽度方向上的中 点吻合，即摆轴轴线距打击中心距离L1与
