1、第三章金屬夏比缺口沖擊試驗第一節 沖擊試驗原理 第三章 金屬夏比缺口沖擊試驗（圖（圖3-13-1）在沖擊試驗力下斷裂在沖擊試驗力下斷裂吸收功組成吸收功組成第一節沖擊試驗原理K值是試樣在沖擊試驗力下斷裂時所吸收的能量，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。因為試樣吸收的沖擊能量K是由三個部分組成的，即消耗于彈性變形的彈性功消耗于彈性變形的彈性功、消耗于塑性消耗于塑性變形至產生裂紋前的塑性功變形至產生裂紋前的塑性功和消耗于裂紋萌生、擴展直至斷裂的消耗于裂紋萌生、擴展直至斷裂的撕裂功撕裂功。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型而異。一般來說，強度高的材料斷裂時

2、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。 彈性功彈性功塑性功塑性功撕裂功撕裂功第二節 沖擊試樣一、夏比缺口沖擊試樣類型一、夏比缺口沖擊試樣類型第三章 金屬夏比缺口沖擊試驗第三章 金屬夏比缺口沖擊試驗第二節 沖擊試樣二、沖擊試樣的取樣方法第三章 金屬夏比缺口沖擊試驗第二節 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） 光學磨床加工方法（2） 機加工方法（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二、沖擊試樣的取樣方法第三章 金屬夏比缺口沖擊試驗第二節 沖擊試樣1 母材樣坯的切

3、取圖35鋼板樣坯截取位置二、沖擊試樣的取樣方法二、沖擊試樣的取樣方法第三章 金屬夏比缺口沖擊試驗第二節 沖擊試樣2、焊接接頭沖擊樣坯的截取及缺口方向 （1）JB 4744中對沖擊試樣的截取和缺口方位要求如下： a）試樣應垂直于焊接方向截取，試樣的缺口軸線應垂直于試板表面，焊縫金屬的沖擊試樣的缺口應位于焊縫中央。 b）當鋼材標準抗拉強度下限b540MPa時，在最后焊道的焊縫側，以距鋼板表面12mm為沖擊試樣的上表面，取一組焊縫金屬沖擊試樣（見圖3-6中I組）。 c ）鋼 材 標 準 抗 拉 強 度 下 限b540MPa和Cr-Mo鋼，且試板厚度大于60mm時，以及設計溫度低于-30，且厚度大于4

4、0mm的低溫鋼，取兩組焊縫金屬沖擊試樣。一組在最后焊道側，距鋼板表面12mm處；另一組在鋼板另一側表面和1/2板厚之間（即以另一側1/4板厚處為沖擊試樣的軸線）截取（見圖3-6中I和II兩組）。 I 二、沖擊試樣的取樣方法二、沖擊試樣的取樣方法第三章 金屬夏比缺口沖擊試驗第二節 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的距離（S）大于零，且應盡可能多的通過熱影響區。二、沖擊試樣的取樣方法二、沖擊試樣的取樣方法第三章 金屬夏比缺口沖擊試驗第二節 沖擊試樣2、焊接接頭沖擊樣坯的截取及缺口方向 （2）JB 4708中

5、對沖擊試樣的截取和缺口方位要求如下：a）樣縱軸應垂直于焊縫軸線，缺口軸線垂直于母材表面。b）取樣及缺口位置見圖3-8。焊縫區試樣的缺口應位于焊縫中心線上。熱影響區試樣的缺口軸線至試樣軸線與熔合線的交點的距離大于零，且應盡可能多的通過熱影響區。二、沖擊試樣的取樣方法二、沖擊試樣的取樣方法第三章 金屬夏比缺口沖擊試驗第二節 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按GB 2649進行，試樣加工按GB 2650要求進行。圖3-9（a）、（b）和（c）分別為焊縫金屬沖擊試樣和熔合線沖擊試樣和熱影響區沖擊試樣缺口位置示意圖。應該強調的是，熔合線和熱影響區沖擊試樣，在

6、確定缺口位置時，必須用低倍焊接接頭化學侵蝕方法確定熔合線和熱影響區的準確位置。 圖39 第三節 試驗設備及儀器GB/T 3808-2002中對擺錘式沖擊試驗機幾項重要的性能指標作了明確規定，主要包括試驗機的標準打擊能量、擺錘沖擊速度、試樣支座及擺錘刀刃尺寸等。擺錘式沖擊試驗機主要由機架、擺錘、試樣支座、指示裝置及擺錘釋放、制動和提升機構組成。目前國產的擺錘式沖擊試驗機主要有：JB-30A、JB-30B、JBG-30、JBD-30、JBD-30A等型號，各種試驗機的基本技術參數均符合標準要求，結構形式及操作方法也基本一致。主要區別在送樣方式上（手動或自動）。沖擊擺錘的最大沖擊能量分為147J和和

7、294J兩檔，沖擊速度都在5.2m/s左右。 沖擊試驗設備及儀器其它要求：第三節 試驗設備及儀器 1在低溫沖擊試驗中，溫度測量的準確性直接影響到試驗結果的可靠性。低溫沖擊試驗溫度測量系統可使用銅-康銅熱電偶或玻璃溫度計。較為常用的為玻璃溫度計。2銅-康銅熱電偶應滿足JJG386工作用銅-康銅熱電偶檢定規程級熱電偶要求。玻璃溫度計一般用于低溫沖擊試驗中的溫度測量，玻璃溫度計應符合JJG130工作用玻璃液體溫度計檢定規程要求 。3沖擊試驗方法標準中規定，測溫用的玻璃溫度計量小分度值應不大于1，從表3-4中可以看出，對于低溫沖擊試驗，測溫溫度計在全浸工作狀態下的測溫最大誤差在12之間。 第四節 沖擊

8、試驗操作方法 一、沖擊試樣的定位 在夏比沖擊試驗中，為了測定出穩定可靠的試驗數據，必須保證擺錘刀刃與試樣的接觸線位于試樣缺口對稱面上，也就是應使缺口對稱面與支座對稱面基本重合。如果擺錘刀刃打擊試樣時偏離缺口中心位置，測得的缺口沖擊功將隨著這個偏離量變化而增加。關于試樣對中偏差給試驗結果帶來的影響，許多試驗研究結果表明，當試樣缺口對稱面與支座對稱面偏差在0.5mm以內時，對試驗結果無明顯影響。因此標準中規定該偏差應不大于0.5mm。為了使試樣缺口對稱面準確地與支座對稱面重合，對于室溫沖擊試驗和一些低溫沖擊試驗，要使用專用的對中夾鉗或定位規放置試樣，放置的試樣缺口背面朝向擺錘打擊方向，試樣應盡可能

9、緊貼支坐面。 第四節 沖擊試驗操作方法 二、試樣保溫時間 在高溫和低溫沖擊試驗中，將試樣加熱或冷卻至規定溫度后，必須在此溫度保溫一段時間，合理的保溫時間應是試樣整體達到規定的均勻溫度所需的時間。高溫沖擊試驗保溫時間也不宜過長，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，為了保證試驗結果的準確性，要求冷卻液或加熱劑應充滿適當容量的容器，距容器底部至少應25mm，試樣在液體中至少要浸于25mm的深度，測溫裝置應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，當使用氣體介質時，試樣應處于氣體圍繞的環境中，至少應保持30min，用于從介質中移動試樣的裝置應放于介

10、質中，確保與試樣溫度基本相同。 第四節 沖擊試驗操作方法 三、低溫沖擊試驗操作要點 第四節 沖擊試驗操作方法 三、低溫沖擊試驗操作要點 第四節 沖擊試驗操作方法 四、韌脆轉變溫度的測定 材料一旦發生韌脆化現象，斷裂形式便由韌性狀態轉變為脆性狀態，沖擊吸收功明顯下降，斷口由纖維狀變為結晶狀，斷裂機理由微孔聚集型變為穿晶解理型。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在晶體中運動的阻力，使材料的屈服點升高，因而材料發生脆化。 1、韌脆化機理第四節 沖擊試驗操作方法 四、韌脆轉變溫度的測定 根據不同溫度下的沖擊試驗結果，以沖擊吸收功或脆性斷面率為縱坐標，以

11、試驗溫度為橫坐標繪制曲線。如圖所示。 2、韌脆轉變溫度測定的四種方法第四節 沖擊試驗操作方法 四、韌脆轉變溫度的測定 韌脆轉變溫度曲線示意圖第四節 沖擊試驗操作方法 五、脆性斷面率的測定 1對比法沖擊試樣斷口纖維斷面率示意圖見圖3-10。2尺寸測量法3放大測量法 4卡片測量法 第四節 沖擊試驗操作方法 六、側膨脹值的測定 1側膨脹儀測量法2投影儀測量法3游標卡尺測量法 圖3-11中為一個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分別為側膨脹量。 如果A1A2 A3=A4 則側膨脹值LE=A1+A3（或A4） 如果A1A2 A3A4則側膨脹值LE=A1+A3 第五節

12、沖擊試驗結果處理及試驗報告 一、沖擊吸收能量有效位數 試驗結果值有效位數取決于試驗測量系統的綜合精度，即保留的有效數字應與測試的系統誤差相適應。過多保留有效位數則夸大了試驗的測量確定，有效位數不夠則增大了誤差。標準試驗方法規定，沖擊吸收功于少應保留兩位有效數字，修約方法按GB 8170數值修約規則執行。對于“至少應保留兩位有效數字的含義應理解為：沖擊吸收能量在100J以上時，應是三位數字，例如120J；沖擊吸收能量在10100J時，應為二位數字，例如95J；沖擊吸收能量在10J以下時，應保留小數點后一位數字，例如6.5J。 第五節 沖擊試驗結果處理及試驗報告 對于非標準沖擊試樣，當報告沖擊吸收

13、功時，僅標出試樣缺口的形狀，試樣的尺寸應在報告中詳細注明。 二、沖擊吸收的表示方法 夏比缺口沖擊試驗方法標準中規定了四種類型的標準試樣，為了表示出不同類型沖擊試樣的試驗結果，四種類型試樣的沖擊吸收能量用如下符號表示，以示區別：第五節 沖擊試驗結果處理及試驗報告 三、試驗結果對比 只有相同類型和尺寸試樣在同一試驗條件下的試驗結果才能進行比較，當試樣缺口形狀和尺寸不同時，或厚度及寬度不同時，其試驗結果不能直接對比和換算。 對于厚度小于10mm的金屬材料，由于尺寸受限制，不能加工成標準試樣，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結果同樣不能與標準試樣的結果進行對比和換算。除非對于特定的試驗材料在大量對比試驗的條件下找出它們之間的相關性。 第五節 沖擊試驗結果處理及試驗報告 四、試驗中異常情況處理 當由于試驗機打擊能量不足使試樣未完全折斷時，應在試驗數據前加大于符號“”，其他情況則應注明“未折斷”。 試驗后的沖擊試驗斷口出現可見裂紋或缺陷時，要在試驗報告中注明，試驗委托者可根據斷口情況了解產品質量。 試驗中當發現操作不符合要求時，而且試樣打斷時有卡錘現象時，由于得到的結果已不準確，因此試驗結果無效，應重新補作試驗 。 第五節 沖擊試驗結果處理及試驗報告 五、試驗報告沖擊試驗報告應包括以下內容：1 所采用的試驗方法標準號；2 試驗材料種類及標志；3 試樣尺寸