我們今天學(xué)習(xí)的是評(píng)價(jià)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(yàn)——夏比沖擊試驗(yàn)!
老規(guī)矩，先看兩段視頻：
視頻：【夏比沖擊試驗(yàn) 視頻 Charpy Impact Test】
金屬材料在使用過(guò)程中除要求有足夠的強(qiáng)度和塑性外，還要求有足夠的韌性。所謂韌性，就是材料在彈性變形、塑性變形和斷裂過(guò)程中吸收能量的能力。
夏比沖擊試驗(yàn)是在沖擊載荷和多軸應(yīng)力作用下測(cè)量材料的韌性。夏比沖擊試驗(yàn)是將具有規(guī)定形狀、尺寸和缺口類(lèi)型的試樣，放在沖擊試驗(yàn)機(jī)的試樣支座上，使之處于簡(jiǎn)支梁狀態(tài)。然后用規(guī)定高度的擺錘對(duì)試樣進(jìn)行一次性打擊，實(shí)質(zhì)上就是通過(guò)能量轉(zhuǎn)換過(guò)程，測(cè)量試樣在這種沖擊下折斷時(shí)所吸收的功。
1、制樣
標(biāo)準(zhǔn)夏比沖擊試樣尺寸長(zhǎng)55±0.6，橫截面積10±0.05×10±01。沖擊樣坯的切取應(yīng)按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或GB2975的規(guī)定執(zhí)行，試樣的制備應(yīng)避免由于加工硬化或過(guò)熱而影響金屬的沖擊性能。
2、檢查空擊指針回零和能量損失。
在擺錘處于掛擺狀態(tài)時(shí)，把指針撥至最大能力值，在不放試樣的情況下按“沖擊”，看指針能否轉(zhuǎn)至零刻線(xiàn)處，回零差不應(yīng)超過(guò)最小分度值的四分之一。檢查能力損失，不放試樣的情況下作沖擊試驗(yàn)，當(dāng)?shù)谝淮螖[錘擺到最高時(shí)，用手迅速將指針撥回到標(biāo)度盤(pán)的最左邊位置，待擺錘第二次將指針推到標(biāo)度盤(pán)的右邊后，即可記下指針指示的數(shù)值，兩次之差除以2，即為擺動(dòng)過(guò)程中消耗于摩擦阻力的能量。對(duì)于300J的擺錘，能量損失不應(yīng)大于1.5J，150J擺錘，能量損失不應(yīng)大于0.75J。
3、放置試樣
將試樣缺口背面對(duì)向擺錘刀刃，將試樣放到試驗(yàn)機(jī)下方。調(diào)整試樣將它放在支座的正中間位置。
4、試驗(yàn)
確保一切準(zhǔn)備就緒之后，便可開(kāi)始試驗(yàn)按照“取擺－退銷(xiāo)－沖擊－自動(dòng)掛擺”進(jìn)行試驗(yàn)，重復(fù)3次，讀數(shù)并做好記錄，沖擊試驗(yàn)完后可直接從標(biāo)度盤(pán)上讀出消耗于沖擊試樣的功的數(shù)值，不必另行計(jì)算。
5、關(guān)機(jī)
試驗(yàn)完后長(zhǎng)按“放擺”，擺錘緩慢回落至鉛垂?fàn)顟B(tài)后松開(kāi)。關(guān)掉機(jī)器即可。
1、實(shí)驗(yàn)前
試驗(yàn)溫度：進(jìn)行沖擊試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室溫度一般應(yīng)在10~35℃（即通常所稱(chēng)的室溫）范圍內(nèi)，對(duì)于要求嚴(yán)格的試驗(yàn)，如韌性對(duì)溫度變化很敏感的材料進(jìn)行沖擊試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)應(yīng)在20℃±2℃進(jìn)行。
試樣尺寸：用最小分度值不大于0.02mm的量具測(cè)量試樣的寬度、厚度、缺口處厚度；用光學(xué)投影儀檢查缺口尺寸，看其是否符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。
進(jìn)行空打試驗(yàn)：將擺錘揚(yáng)起至預(yù)揚(yáng)角位置，把從動(dòng)指針撥到最大沖擊能量位置（如果使用的是數(shù)字顯示裝置，則應(yīng)清零），釋放擺錘，讀取零點(diǎn)附近的被動(dòng)指針的示值（即會(huì)零差），會(huì)零差不應(yīng)超過(guò)最小分度值的1/4。
2、操作過(guò)程中
試樣應(yīng)緊貼支座放置,并使試樣缺口的背面朝向擺錘刀刃。試樣缺口用專(zhuān)用的對(duì)中夾鉗或定位規(guī)收中，使缺口對(duì)稱(chēng)面位于兩支座對(duì)稱(chēng)面上，其偏差不應(yīng)大于0.5mm。
將擺錘揚(yáng)起至預(yù)揚(yáng)角位置并鎖住，把從動(dòng)指針撥到最大沖擊能量位置（如果使用的是數(shù)字顯示裝置，則清零），放好試樣，確認(rèn)擺錘擺動(dòng)危險(xiǎn)區(qū)無(wú)人后，釋放擺錘使其下落打斷試樣，并任其向前繼續(xù)擺動(dòng)，直到達(dá)到最高點(diǎn)并向回?cái)[動(dòng)至最低點(diǎn)時(shí)，使用制動(dòng)閘將擺錘剎住，使其停止在垂直穩(wěn)定位置，讀取被動(dòng)指針在示值度盤(pán)上所指的數(shù)值（數(shù)字顯示裝置的顯示值），此值即為沖擊吸收功。
由于沖擊試驗(yàn)結(jié)果比較離散，一般對(duì)每一種材料試驗(yàn)的試樣數(shù)量不少于3個(gè)。
（1）由于試驗(yàn)機(jī)打擊能量不足使試樣未完全折斷時(shí)，試驗(yàn)報(bào)告中應(yīng)在試驗(yàn)數(shù)據(jù)之前加大于符號(hào)“＞”，其他情況則應(yīng)注明“未折斷”、
（2）試驗(yàn)后試樣斷口有肉眼可見(jiàn)裂紋或缺陷時(shí)，應(yīng)在試驗(yàn)報(bào)告中注明。
（3）試驗(yàn)中如出現(xiàn)誤操作，或試樣打斷時(shí)有卡錘現(xiàn)象時(shí)，此時(shí)得到的結(jié)果已不準(zhǔn)確，因此試驗(yàn)結(jié)果無(wú)效，應(yīng)重新補(bǔ)做試驗(yàn)。
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