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•GB/T 229-2020為測(cè)定金屬材料在夏比沖擊試驗(yàn)中吸收能量的方法。適用于室溫、高溫或低溫條件下夏比擺錘沖擊試驗(yàn),但不包括儀器化沖擊試驗(yàn)方法,這部分內(nèi)容參見(jiàn) GB/T19748。對(duì)室溫試驗(yàn)，GB/T 229-2020的環(huán)境溫度要求為23±5℃
•ASTM E23-18標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了采用夏比試驗(yàn)（簡(jiǎn)支梁）和艾氏試驗(yàn)（懸臂梁）進(jìn)行的金屬材料缺口試樣沖擊試驗(yàn)的方法。本試驗(yàn)方法不適用于溫度在-196 ℃（77K）以下的沖擊試驗(yàn)。對(duì)室溫試驗(yàn)ASTM E23-18為20±5℃
•GB/T 229-2020的試驗(yàn)結(jié)果參數(shù)為沖擊吸收能量，用K表示，后面用字母V、U、W來(lái)表示試樣的缺口類(lèi)型，最后用數(shù)字右下角標(biāo)表示試驗(yàn)所用的擺錘刀刃半徑(mm)，一般為2或8。
•ASTM E23-18基本不適用符號(hào)來(lái)表示參數(shù)，僅使用參數(shù)名稱(chēng)。
試驗(yàn)原理
•本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)采用擺錘單次沖擊的方式使試樣破斷,試驗(yàn)條件由第6章、第7章和第8章出。試樣的缺口有規(guī)定的幾何形狀并位于兩支座的中心、打擊中心的對(duì)面。測(cè)定參數(shù)包括吸收能量、側(cè)膨脹值和剪切斷面率等。由于很多材料的沖擊結(jié)果會(huì)隨溫度變化而變化,試驗(yàn)應(yīng)在給定溫度條件下進(jìn)行,當(dāng)給定溫度不是室溫時(shí),試樣應(yīng)在可控溫度下進(jìn)行加熱或冷卻。
意義和用途
•5.1本試驗(yàn)方法反映了施加一次性載荷時(shí)由缺口、高速施加的載荷以及高溫或低溫情況下而產(chǎn)生的多軸向應(yīng)力時(shí)金屬的特性。在與服役條件相關(guān)的情況下己經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于某些材料和某些溫度，缺口沖擊試樣的試驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)脆性斷裂更為準(zhǔn)確。有關(guān)該試驗(yàn)的更多意義參見(jiàn)附錄Xl。
•Xl.l缺口特性
•XI.I.I研究表明，近幾十年，夏比V型缺口沖擊試驗(yàn)（CVN）廣泛應(yīng)用在鋼材產(chǎn)品的力學(xué)性能試驗(yàn)中并形成了規(guī)范。與斷裂機(jī)理相關(guān)的參數(shù)可用的情況下，就有可能對(duì)在低實(shí)驗(yàn)溫度和高載荷使用率條件下的疲勞裂紋試樣規(guī)定用來(lái)確保材料的彈性塑性或塑性特征的CVN 韌性值。
•XI.1.2大量非鐵素體材料和奧氏體鋼，面心立方金屬和合金的缺口特性，可以通過(guò)普通的抗拉性能來(lái)判斷。如果拉伸時(shí)是脆性的，當(dāng)有缺口存在時(shí)也呈脆性，如果拉伸時(shí)是塑性的，那么有缺口的時(shí)候也是塑性的，除非是非常尖銳或深的缺口（較標(biāo)準(zhǔn)夏比V型缺口或艾氏試樣嚴(yán)重的多）。即使在低溫下，這些材料的特性也不會(huì)改變。相比之下，鐵素體鋼在有缺口的情況下，其特性不能通過(guò)拉伸試驗(yàn)所顯示的特性進(jìn)行預(yù)測(cè)。為了研宄這些材料，夏比試驗(yàn)和艾氏試驗(yàn)就顯得非常有用。一些材料在拉伸試驗(yàn)時(shí)顯現(xiàn)出正常的韌性，但是在進(jìn)行試驗(yàn)或在存在缺口的情況下可能會(huì)發(fā)生脆性斷裂。缺口的狀態(tài)包括抑制那些與主應(yīng)力力向相垂直的變形或多向應(yīng)力以及應(yīng)力集中。己經(jīng)證明，夏比試驗(yàn)和艾氏試驗(yàn)對(duì)于測(cè)定鋼的缺口脆性的敏感性是非常有用的，雖然這些方法不能直接用于評(píng)價(jià)其服役能力。
•XI.2缺口效應(yīng)
•XI.2.1缺口導(dǎo)致了多向應(yīng)力和在缺口底部的應(yīng)力集中的復(fù)合，抑制垂直主應(yīng)力方向的變形。較為尖銳的缺口狀態(tài)實(shí)際上并不希望，突然的脆性斷裂和*的脆性斷裂其有研究?jī)r(jià)值。某些金屬在非常低的溫度下仍然以塑性的方式變形，但其他的金屬則可能出現(xiàn)裂紋。這種特性上的不同可以通過(guò)考慮材料的結(jié)合強(qiáng)度（或其相互結(jié)合的性能）及其與屈服點(diǎn)的關(guān)系來(lái)解釋。在脆性斷裂的情況下，在發(fā)生較大的塑性變形以前，應(yīng)力就超過(guò)了結(jié)合強(qiáng)度，因此其斷口呈現(xiàn)結(jié)晶狀。在發(fā)生塑性斷裂或剪切斷裂的情況下，最終斷裂時(shí)會(huì)有大量的變形產(chǎn)生，因而斷口呈現(xiàn)纖維狀而不是結(jié)晶狀。介于二者之間的情況，斷裂發(fā)生在中等變形之后，斷口呈現(xiàn)部分的纖維狀和部分結(jié)晶狀。
•XI.2.2當(dāng)缺口試樣承受載荷時(shí)，通過(guò)缺口底部的垂直應(yīng)力造成了初始斷裂。保持其不發(fā)生解理斷裂或相互結(jié)合在一起的特性就是“結(jié)合強(qiáng)度"。當(dāng)垂直應(yīng)力超過(guò)結(jié)合強(qiáng)度時(shí)，試樣就產(chǎn)生斷裂。當(dāng)試樣沒(méi)有發(fā)生變形就發(fā)生斷裂，就稱(chēng)為脆性斷裂。
尺寸影響
XI.3.1增加試樣的寬度或厚度都會(huì)使試樣受變形的金屬的體積增加，當(dāng)試樣斷裂的時(shí)候會(huì)因?yàn)檫@一因素的影響使吸收能量變大。然而，任何尺寸的增加，特別是厚度的增加，也將引起約束度的增加，而這將增加脆性斷裂的傾向，而這可能導(dǎo)致吸收能量的降低。標(biāo)準(zhǔn)v型缺口的試樣處在脆性斷裂的邊緣時(shí)更是如此，雙倍厚度試樣斷裂實(shí)際需要的吸收能量可能比一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)厚度的試樣的吸收能量要小。
•XI.3.2在受材料尺寸限制而不能制備標(biāo)準(zhǔn)試樣時(shí)，例如當(dāng)材料是6.35 mm厚度的鋼板時(shí)，采用的就是小尺寸試樣這樣的試樣（圖A3.1 )按圖1中的V型缺口試樣制備。
•XI.3.3不同尺寸或形狀的試樣獲得吸收能量數(shù)值一般不可換算，但經(jīng)過(guò)對(duì)給定材料和特定試樣專(zhuān)門(mén)研究后，為滿(mǎn)足技術(shù)條件使用，可以建立有限的關(guān)聯(lián)性。另一方面，在各種有關(guān)工藝變化相對(duì)影響的研究中，使用一些人為選擇的具有特定缺口的試樣時(shí)，在多數(shù)情況下都應(yīng)在其適當(dāng)?shù)挠嗀浐贤凶⒚鳌?/span>
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