金屬材料夏比擺錘沖擊試驗方法差異

來源：深圳思邁科技技術有限公司 2025年09月15日 07:01

•GB/T 229-2020為測定金屬材料在夏比沖擊試驗中吸收能量的方法。適用于室溫、高溫或低溫條件下夏比擺錘沖擊試驗,但不包括儀器化沖擊試驗方法,這部分內容參見 GB/T19748。對室溫試驗，GB/T 229-2020的環境溫度要求為23±5℃

•ASTM E23-18標準規定了采用夏比試驗（簡支梁）和艾氏試驗（懸臂梁）進行的金屬材料缺口試樣沖擊試驗的方法。本試驗方法不適用于溫度在-196 ℃（77K）以下的沖擊試驗。對室溫試驗ASTM E23-18為20±5℃

•GB/T 229-2020的試驗結果參數為沖擊吸收能量，用K表示，后面用字母V、U、W來表示試樣的缺口類型，最后用數字右下角標表示試驗所用的擺錘刀刃半徑(mm)，一般為2或8。

•ASTM E23-18基本不適用符號來表示參數，僅使用參數名稱。

試驗原理

•本標準規定的試驗采用擺錘單次沖擊的方式使試樣破斷,試驗條件由第6章、第7章和第8章出。試樣的缺口有規定的幾何形狀并位于兩支座的中心、打擊中心的對面。測定參數包括吸收能量、側膨脹值和剪切斷面率等。由于很多材料的沖擊結果會隨溫度變化而變化,試驗應在給定溫度條件下進行,當給定溫度不是室溫時,試樣應在可控溫度下進行加熱或冷卻。

意義和用途

•5.1本試驗方法反映了施加一次性載荷時由缺口、高速施加的載荷以及高溫或低溫情況下而產生的多軸向應力時金屬的特性。在與服役條件相關的情況下己經發現，對于某些材料和某些溫度，缺口沖擊試樣的試驗結果預測脆性斷裂更為準確。有關該試驗的更多意義參見附錄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（CVN）廣泛應用在鋼材產品的力學性能試驗中并形成了規范。與斷裂機理相關的參數可用的情況下，就有可能對在低實驗溫度和高載荷使用率條件下的疲勞裂紋試樣規定用來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，可以通過普通的抗拉性能來判斷。如果拉伸時是脆性的，當有缺口存在時也呈脆性，如果拉伸時是塑性的，那么有缺口的時候也是塑性的，除非是非常尖銳或深的缺口（較標準夏比V型缺口或艾氏試樣嚴重的多）。即使在低溫下，這些材料的特性也不會改變。相比之下，鐵素體鋼在有缺口的情況下，其特性不能通過拉伸試驗所顯示的特性進行預測。為了研宄這些材料，夏比試驗和艾氏試驗就顯得非常有用。一些材料在拉伸試驗時顯現出正常的韌性，但是在進行試驗或在存在缺口的情況下可能會發生脆性斷裂。缺口的狀態包括抑制那些與主應力力向相垂直的變形或多向應力以及應力集中。己經證明，夏比試驗和艾氏試驗對于測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價其服役能力。

•XI.2缺口效應

•XI.2.1缺口導致了多向應力和在缺口底部的應力集中的復合，抑制垂直主應力方向的變形。較為尖銳的缺口狀態實際上并不希望，突然的脆性斷裂和的脆性斷裂其有研究價值。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裂紋。這種特性上的不同可以通過考慮材料的結合強度（或其相互結合的性能）及其與屈服點的關系來解釋。在脆性斷裂的情況下，在發生較大的塑性變形以前，應力就超過了結合強度，因此其斷口呈現結晶狀。在發生塑性斷裂或剪切斷裂的情況下，最終斷裂時會有大量的變形產生，因而斷口呈現纖維狀而不是結晶狀。介于二者之間的情況，斷裂發生在中等變形之后，斷口呈現部分的纖維狀和部分結晶狀。

•XI.2.2當缺口試樣承受載荷時，通過缺口底部的垂直應力造成了初始斷裂。保持其不發生解理斷裂或相互結合在一起的特性就是“結合強度"。當垂直應力超過結合強度時，試樣就產生斷裂。當試樣沒有發生變形就發生斷裂，就稱為脆性斷裂。

尺寸影響

XI.3.1增加試樣的寬度或厚度都會使試樣受變形的金屬的體積增加，當試樣斷裂的時候會因為這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，而這可能導致吸收能量的降低。標準v型缺口的試樣處在脆性斷裂的邊緣時更是如此，雙倍厚度試樣斷裂實際需要的吸收能量可能比一個標準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準試樣時，例如當材料是6.35 mm厚度的鋼板時，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值一般不可換算，但經過對給定材料和特定試樣專門研究后，為滿足技術條件使用，可以建立有限的關聯性。另一方面，在各種有關工藝變化相對影響的研究中，使用一些人為選擇的具有特定缺口的試樣時，在多數情況下都應在其適當的訂貨合同中注明。

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