沖擊試驗(yàn)機(jī)做金屬材料試驗(yàn)須知的重要指標(biāo)!
沖擊試驗(yàn)機(jī)是做一種動態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn),主要用來測定沖斷一定形狀的試樣所消耗的功,又叫沖擊韌性試驗(yàn)。根據(jù)試樣形狀和破斷方式,沖擊試驗(yàn)分為彎曲沖擊試驗(yàn)、扭轉(zhuǎn)沖擊試驗(yàn)和拉伸沖擊試驗(yàn)三種。橫梁式彎曲沖擊試驗(yàn)法操作簡單,應(yīng)用最廣。中國有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用橫梁式試驗(yàn)法,所用標(biāo)準(zhǔn)試樣以U形缺口試樣和V形缺口試樣為主。
沖擊試驗(yàn)機(jī)做彎曲沖擊試驗(yàn)是20世紀(jì)初夏比(G.Charpy)提出的,以后獲得廣泛使用。
Charpy impact test 是用以測定金屬材料抗缺口敏感性(韌性)的試驗(yàn)。參考標(biāo)準(zhǔn)EN 10045。
制備有一定形狀和尺寸的金屬試樣,使其具有U形缺口或V形缺口,在夏比沖擊試驗(yàn)機(jī)上處于簡支梁狀態(tài),以試驗(yàn)機(jī)舉起的擺錘作一次沖擊,使試樣沿缺口沖斷,用折斷時擺錘重新升起高度差計算試樣的吸收功,即為Aku和Akv。
沖擊試驗(yàn)機(jī)可在不同溫度下作沖擊試驗(yàn)。吸收功值(焦耳)大,表示材料韌性好,對結(jié)構(gòu)中的缺口或其他的應(yīng)力集中情況不敏感。
對重要結(jié)構(gòu)的材料近年來趨向于采用更能反映缺口效應(yīng)的V形缺口試樣做沖擊試驗(yàn)。
報告應(yīng)包含:結(jié)果及試驗(yàn)報告歐洲標(biāo)準(zhǔn)編號;材料名稱、試樣標(biāo)識;試樣尺寸;缺口類型;試驗(yàn)溫度;擺錘標(biāo)稱打擊能量;吸收能量 KV,KU。
韌性-脆性轉(zhuǎn)變是金屬材料隨溫度降低由韌性狀態(tài)過渡到脆性狀態(tài)致使沖擊韌度急劇降低的現(xiàn)象。
從韌性角度選材,最重要的是要知道韌性-脆性轉(zhuǎn)變溫度Tk(℃)。Tk通常是根據(jù)沖擊功(或沖擊韌度)、斷口形貌特征、變形特征與溫度的關(guān)系求得。
根據(jù)落錘試驗(yàn)和動態(tài)撕裂試驗(yàn)求得的零塑性轉(zhuǎn)變溫度,可以建立表征應(yīng)力、缺陷和工作溫度關(guān)系的斷裂分析圖。
此外,工程上常用一次擺錘沖擊彎曲試驗(yàn)來測定材料抵抗沖擊載荷的能力,即測定沖擊載荷試樣被折斷而消耗的沖擊功Ak,單位為焦耳(J)。
一般把Ak值低的材料稱為脆性材料,Ak值高的材料稱為韌性材料。Ak值取決于材料及其狀態(tài),同時與試樣的形狀、尺寸有很大關(guān)系。
Ak值對材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷、顯微組織的變化很敏感,如夾雜物、偏析、氣泡、內(nèi)部裂紋、鋼的回火脆性、晶粒粗化等都會使Ak值明顯降低;同種材料的試樣,缺口越深、越尖銳,缺口處應(yīng)力集中程度越大,越容易變形和斷裂,沖擊功越小,材料表現(xiàn)出來的脆性越高。
因此不同類型和尺寸的試樣,其ak或Ak值不能直接比較。
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