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《第六章_金屬夏比沖擊試驗》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、第六章金屬夏比沖擊試驗工程中，還有許多機件是快速加載即沖擊載荷及低溫條件下工作的，如：汽車在凸凹不平的道路上行駛；飛機的起飛和降落；材料的壓力加工等；其性能將與常溫、靜載的不同。金屬材料在使用過程中除要求足夠強度和塑性外，還要求有足夠的韌性。一.韌性的定義：就是材料在彈性變形、塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力。韌性好的材料在服役條件下不至于突然發(fā)生脆性斷裂，從而使安全得到保證。二.韌性的分類：分為靜力韌性、沖擊韌性和斷裂韌性。沖擊韌性（即在沖擊載荷下材料塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力）的試驗方法。缺口沖擊載荷使塑性變形得不到充分發(fā)展，更靈敏地
2、反映材料的變脆傾向。降低溫度（脆斷趨勢）三.夏比沖擊試驗的優(yōu)缺點：夏比沖擊試驗是由法國工程師夏比(Charpy)建立起來的，雖然試驗中測定的沖擊吸收功Ak值缺乏明確的物理意義，不能作為表征金屬制件實際抵抗沖擊載荷能力的韌性判據(jù)，但因其試樣加工簡便、試驗時間短，試驗數(shù)據(jù)對材料組織結(jié)構(gòu)、冶金缺陷等敏感而成為評價金屬材料沖擊韌性應(yīng)用最廣泛的一種傳統(tǒng)力學(xué)性能試驗。四.夏比沖擊試驗的主要用途：1.評價材料對大能量一次沖擊載荷下破壞的缺口敏感性。零部件截面的急劇變化從廣義上都可視作缺口，缺口造成應(yīng)力應(yīng)變集中，使材料的應(yīng)力狀態(tài)變硬，承受沖擊能量的能力變差。由于不
3、同材料對缺口的敏感程度不同，用拉伸試驗中測定的強度和塑性指標(biāo)往往不能評定材料對缺口是否敏感，因此，設(shè)計選材或研制新材料時，往往提出沖擊韌性指標(biāo)。2.檢查和控制材料的冶金質(zhì)量和熱加工質(zhì)量。通過測量沖擊吸收功和對沖擊試樣進行斷口分析，可揭示材料的夾渣、偏析、白點、裂紋以及非金屬夾雜物超標(biāo)等冶金缺陷；檢查過熱、過燒、回火脆性等鍛造、焊接、熱處理等熱加工缺陷。3.評定材料在高、低溫條件下的韌脆轉(zhuǎn)變特性用系列沖擊試驗可測定材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，供選材時參考，使材料不在冷脆狀態(tài)下工作，保證安全。而高溫沖擊試驗是用來評定材料在某些溫度范圍如藍脆、重結(jié)晶等條件下的韌
4、性特性。五.標(biāo)準(zhǔn)15按其服役工況有：簡支梁下的沖擊彎曲試驗（夏比沖擊試驗）懸臂梁下的沖擊彎曲試驗（艾氏沖擊試驗）GB/T4158－1984沖擊拉伸試驗沖擊扭轉(zhuǎn)試驗夏比沖擊試驗按試驗溫度可分為高溫、低溫和常溫沖擊試驗，按試樣的缺口類型可分為V型和U型兩種沖擊試驗。現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T229－1994《金屬夏比缺口沖擊試驗方法》將以上所涉及的試驗方法統(tǒng)一合并在一個標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，更加便于執(zhí)行。第一節(jié)沖擊試驗原理夏比沖擊試驗是將具有規(guī)定形狀、尺寸和缺口類型的試樣，放在沖擊試驗機的試樣支座上，使之處于簡支梁狀態(tài)。然后用規(guī)定高度的擺錘對試樣進行一次性打擊，如圖6-1
5、所示，實質(zhì)上就是通過能量轉(zhuǎn)換過程，測量試樣在這種沖擊下折斷時所吸收的功。試樣的沖擊吸收功在試驗中用擺錘沖擊前后的位能差測定:Ak=A－A1(6-1)(6-2)(6-2)式中A——擺錘起始位能，J；A1——擺錘打擊試樣后的位能，J。如不考慮空氣阻力及摩擦力等能量損失，則沖斷試樣的吸收功為(6-4)式中F——擺錘的重力，N；L——擺長(擺軸至錘重心之間的距離)，mm；α——沖擊前擺錘揚起的最大角度，弧度；β——沖擊后擺錘揚起的最大角度，弧度。第二節(jié)夏比沖擊試樣與試驗設(shè)備15一、沖擊試樣標(biāo)準(zhǔn)夏比缺口沖擊試樣的結(jié)構(gòu)示意圖見圖6-2～圖6-4。1.沖擊彎曲試
6、驗試樣的種類：夏比v型缺口沖擊試樣缺口試樣（我國以前稱夏氏試樣）夏比u型缺口沖擊試樣，缺口深度分別為2和5mm兩種（我國以前稱梅氏試樣）無缺口沖擊試樣：適用于脆性材料（球鐵、工具鋼、淬火鋼等）2.沖擊試樣開缺口的目的是：使缺口附近造成應(yīng)力集中，保證在缺口處破斷。缺口的深度和尖銳程度對沖擊吸收功影響顯著。缺口越深、越尖銳，Ak值越小，材料表現(xiàn)的脆性越大。所以，不同類型和尺寸試樣的Ak值不能相互換算和直接比較。3.試樣類型的選擇原則：①一般情況下，尖銳缺口和深缺口試樣適用于韌性較好的材料。②當(dāng)試驗材料的厚度在lOmm以下而無法制備標(biāo)準(zhǔn)試樣時，可采用寬度
7、7.5mm或5mm等小尺寸試樣。小尺寸試樣的其他尺寸及公差與相應(yīng)缺口的標(biāo)準(zhǔn)試樣相同。缺口應(yīng)開在試樣窄面上。③缺口幾何參數(shù)的影響：a由于沖擊試樣的缺口深度、缺口根部曲率半徑及缺口角度15決定缺口附近的應(yīng)力集中程度從而影響該試樣的沖擊吸收功，試驗前應(yīng)檢查這幾個尺寸參數(shù)。b缺口底部表面質(zhì)量缺口底部應(yīng)光滑，不應(yīng)出現(xiàn)與缺口軸線平行的加工痕跡和劃痕缺口底部表面粗糙度參數(shù)Ra應(yīng)不大于1.6μm。④試驗前應(yīng)對試樣進行適當(dāng)?shù)臉?biāo)記，以避免混淆，但標(biāo)記的位置不應(yīng)影響試樣的支承和定位，并且應(yīng)盡量遠離缺口。⑤焊接接頭沖擊試樣的形狀和尺寸與相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)試樣相同，但其缺口軸線應(yīng)當(dāng)
8、垂直焊縫表面，如圖6-5所示。試樣的缺口按試驗要求可分別開在焊縫、熔合線或熱影響區(qū)，其中開在熱影響區(qū)的缺口軸線與熔合線的距
