冲击及工艺

力学性能试验培训1.金属韧性2.金属工艺性能Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM2019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM21.金属的韧性定义：金属在断裂前吸收变形能量的能力。分类：静力韧性、冲击韧性、断裂韧性。金属韧性通常随加载速度提高、温度降低、应力集中程度加剧而减少。材料的冲击韧度不光取决于材料本身的内在因素。2019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM3冲击试验标准GB/T229-1994金属夏比缺口冲击试验方法eqvIS01482-1983IS0832-1976代替GB/T229-84GB2106-80GB4159-84GB5775-86GB/T12788金属夏比冲击断口测定方法GB/T4158金属艾氏冲击试验方法2019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM4适用范围和试验原理适用范围：本标准适用于温度在-192～1000℃范围内金属夏比V型缺口和U型缺口试样的冲击试验。其他类型缺口及无缺口试样的冲击试验可参考本标准。试验原理：用规定高度的摆锤对处于简支梁状态的缺口试样进行一次性打击,测量试样折断时的冲击吸收功。2019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM5冲击试验的应用作为韧性指标，为设计选材和研制新型材料提供依据检查和控制冶金产品质量监督热加工工艺质量评定材料在不同温度下的脆性转化趋势确定应变时效敏感性缺口敏感性指标。2019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM6术语及定义冲击吸收功：规定形状和尺寸的试样在冲击试验力一次作用下折断时所吸收的功脆性断面率：脆性断口面积占试样断口总面积的百分率冲击吸收功-温度曲线：在一系列不同温度的冲击试验中，冲击吸收功与试验温度的关系曲线韧脆转变温度：在一系列不同温度的冲击试验中，冲击吸收功急剧变化或断口韧性急剧转变的温度区域2019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM7试验设备冲击试验机打击能量：30OJ和150J打击速度：5.0～5.5m/s。试验机的试样支座及摆锤刀刃尺寸试验机的并定期检定温度控制装置：温度稳定在土2℃之内。恒温槽容量和介质。温度测量精度1°C。2019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM8冲击试样V型缺口冲击试样U型缺口冲击试样小尺寸冲击试样冲击试样的加工2019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM9夏比缺口试样尺寸V型缺口U型缺口缺口角度45±2/缺口半径0.25±0.0251±0.07缺口底部粗糙度1.6m1.6m缺口厚度(深度)8±0.058±0.05，5±0.05试样厚度10±0.0510±0.05试样宽度10±0.1010±0.10试样长度55±0.6055±0.60试样半长度27.5±0.3027.5±0.302019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM10冲击试验试样尺寸：2019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM11焊接冲击试样焊接接头取样方法：焊接接头冲击试验时，试样缺口位置应按要求开在焊缝、熔合线或热影响区，缺口轴线应垂直焊缝表面。焊接接头冲击试样的热影响区缺口位置：其缺口轴线与熔合线的距离t应由产品技术条件规定焊缝金属冲击试样热影响区冲击试样2019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM12缺口在焊缝、熔合线或HAZ的位置2019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM132019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM14试验室温冲击试验应在10～35℃进行,温度要求严格的试验应在20士2℃进行。试验机一般在摆锤最大能量的10%～90%范围内使用。试验前应检查摆锤空打时被动指针回零差不应超过最小分度值的四分之一。尺寸测量。试样应紧贴支座放置，缺口对称面与两支座对称面偏差不应大于0.5mm。试验温度，过冷（热）度2019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM152019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM16试验用介质试验温度,℃介质200空气加热200～35高温油10～0水+冰0～-70乙醇+干冰-70～-105无水乙醇+液氮-105～-192液氮2019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM17冲击试验结果数值修约结果表示：AkV，AkU2，AkU5不同类型和尺寸试样的试验结果不能直接对比和换算。ak值2019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM18冲击吸收功结果报告由于试验机打击能量不足使试样未完全折断时，应在试验数据之前加大于符号“”；其他情况则应注明“未折断”。冲击吸收功应至少保留两位有效数字2019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM19冲击吸收功结果判定第一次测试合格判据3个试样冲击功平均值标准值小于标准值的试样最多一个每个单个试验值不小于标准值的70%。复试合格判据6个试样冲击功平均值标准值冲击功低于标准值的试样不超过2个冲击功低于标准值70%的试样不超过1个2019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM20材料最低转变温度试验确定材料试验值等于标准值的温度在高于和低于预计转变温度附近每个温度试验一个试样，记录每个温度到0.5C作出冲击吸收功或剪切断面率--温度曲线用内插法求出规定值对应的温度，精确到3C如所求温度等于或低于规定值，则结果合格如所求温度高于规定值，但不超过12C，重复进行两次试验，如两次试验所求温度等于或低于规定值，则结果合格2019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM21金属冷脆现象及韧脆转变温度ttkcss’t1t22019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM22韧脆转变温度确定方法(1)冲击吸收功--温度曲线上平台与下平台区间规定百分数(n)所对应的温度,用ETTn表示(如ETT50)。脆性断面率一一温度曲线中规定脆性断面率(n)所对应的温度,用FATTn表示(如FATT50，FATT90)。侧膨胀值--温度曲线上平台与下平台区间某规定侧膨胀值所对应的温度,用LETT表示。2019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM23韧脆转变温度确定方法(2)规定冲击吸收功所对应的温度（ASTMA370，DIN50115）达到上平台冲击功规定百分率（如50％）所对应的温度（DIN50115）2019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM242019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM252019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM26冲击试样断口纤维断面率2019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM27冲击试验的影响因素化学成分金相组织取样方向试验温度材料缺陷试样形状表面质量缺口位置2019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM28取样方向轧锻板材纵向试样横向试样长横向：LT短横向：ST（Z向）圆形锻件径向试样切向试样轴向试样2019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM292019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM302019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM31冲击试验的误差吸收功＝弹性功＋塑性功＋断裂功＋试样掷出＋机座振动＋空气阻力＋摩擦损耗＋……试样加工打击中心对正温度2019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM322019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM33总功相同韧性不同2019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM34缺口深度对冲击性能的影响深度/mm高能量样/J中能量样/J低能量样/J2.0±0.025103±5.260.3±3.016.9±1.42.1397.95615.52.04101.857.216.81.97104.161.417.22019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM35缺口根部半径对冲击性能影响半径/mm高能量样/J中能量样/J低能量样/J0.25±0.025103±5.260.3±3.016.9±1.40.139856.514.60.38108.564.321.42019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM36钢的应变时效钢铁材料，尤其是低碳钢板经过冷加工变形后长期处于高温或较高温下工作，其塑性和韧性会明显下降，这种现象被称为应变时效。钢经应变时效后韧性下降的程度用应变时效敏感性系数C表示，C=（Ak-Aks）/Ak*100%2019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM37拉伸试样样坯切取的部位、取向避免产生加工硬化或热影响改变钢材的性能。厚度=12mm的钢材拉伸样坯尺寸为12×12×Lmm，并应保留一面轧制面。厚度为6mm至小于12mm的钢材,拉伸样坯尺寸为a×12×Lmm，a为钢材的实际厚度,此时应保留两面轧制面。2019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM38压缩试样厚度=12mm的钢材,压缩样坯的尺寸为12×12×57mm,并应保留一面轧制面。厚度为6mm至小于12mrn的钢材,压缩样坯的尺寸为a×12×57mm,此时应保留两面轧制面。采用V型或2mm深U型缺口的冲击试样,厚度尽量大。冲击试样应根据钢材的厚度保留其轧制面,且试样缺口轴线应垂直于轧制面。未经受应变时效的冲击试样类型和尺寸必须与经受应变时效的冲击试样一致2019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM39试验一般用拉伸应变,拉伸按GB228进行。一般低碳钢的残余应变量应为10%,低合金钢应为5%,其偏差均为土0.5%。可采用压缩应变。压缩残余应变量与拉伸相同。人工时效：在250士10℃下均匀加热保温一小时,然后在空气中冷却至室温。2019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM40试验测定应变时效冲击吸收功或应变时效冲击韧性值一般为三个冲击试样。测定应变时效敏感性系数一般为六个试样：三个未经受应变时效,三个经过应变时效状态。冲击试验均应按照G229进行。测定应变时效敏感性系数时,未经受应变时效与经受应变时效状态的冲击试验,应在同一台冲击试验机上进行。2019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM41结果表示由U型缺口标准冲击试样得出的试验结果,应变时效冲击吸收功用AKUs表示、应变时效敏感性系数用Cu表示。由V型缺口标准冲击试样得出的试验结果,应变时效冲击吸收功用AKVs表示、应变时效敏感性系数用Cv表示。2019/10/3Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM42落锤试验方法NDT（nil-ductilitytransition)与NDT（NondestructiveTesting）NDT温度：采用落锤试验方法，标准试样发生断裂的最高温度。在比该温度高5℃时做的两个试样均未断裂。