【材料学堂】材料韧性之冲击测试

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国标热轧板卷牌号Q345D中的质量等级D，解读为：-20°，12-150mm厚度要求纵向冲击功不小于34J，150-400mm，不小于27J。

这段话看上去好难理解，它代表什么意思，是怎么评价的呢？

Q345B、Q345D等钢牌号，最后这个字母主要用来评价金属材料冲击韧性（详细信息可以在【牌号通】里查询）。比较常用的评价冲击韧性的试验方法是夏比V型缺口试验，对这个试验和冲击韧性做个系统的了解。

一、试验介绍与原理

金属材料在使用过程中除要求有足够的强度和塑性外，还要求有足够的韧性。所谓韧性，就是材料在弹性变形、塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。

夏比冲击试验是在冲击载荷和多轴应力作用下测量材料的韧性。夏比冲击试验是将具有规定形状、尺寸和缺口类型的试样，放在冲击试验机的试样支座上，使之处于简支梁状态。然后用规定高度的摆锤对试样进行一次性打击，实质上就是通过能量转换过程，测量试样在这种冲击下折断时所吸收的功。

二、试验步骤

1、制样

标准夏比冲击试样尺寸长55±0.6，横截面积10±0.05×10±01。冲击样坯的切取应按产品标准或GB2975的规定执行，试样的制备应避免由于加工硬化或过热而影响金属的冲击性能

。

2、检查空击指针回零和能量损失。

在摆锤处于挂摆状态时，把指针拨至最大能力值，在不放试样的情况下按“冲击”，看指针能否转至零刻线处，回零差不应超过最小分度值的四分之一。检查能力损失，不放试样的情况下作冲击试验，当第一次摆锤摆到最高时，用手迅速将指针拨回到标度盘的最左边位置，待摆锤第二次将指针推到标度盘的右边后，即可记下指针指示的数值，两次之差除以2，即为摆动过程中消耗于摩擦阻力的能量。对于300J的摆锤，能量损失不应大于1.5J，150J摆锤，能量损失不应大于0.75J。

3、放置试样

将试样缺口背面对向摆锤刀刃，将试样放到试验机下方。调整试样将它放在支座的正中间位置。

4、试验

确保一切准备就绪之后，便可开始试验按照“取摆－退销－冲击－自动挂摆”进行试验，重复3次，读数并做好记录，冲击试验完后可直接从标度盘上读出消耗于冲击试样的功的数值，不必另行计算。

5、关机

试验完后长按“放摆”，摆锤缓慢回落至铅垂状态后松开。关掉机器即可。

三、试验操作要点

1、实验前

试验温度：进行冲击试验的实验室温度一般应在10~35℃（即通常所称的室温）范围内，对于要求严格的试验，如韧性对温度变化很敏感的材料进行冲击试验时，试验应在20℃±2℃进行。
试样尺寸：用最小分度值不大于0.02mm的量具测量试样的宽度、厚度、缺口处厚度；用光学投影仪检查缺口尺寸，看其是否符合标准的要求。
进行空打试验：将摆锤扬起至预扬角位置，把从动指针拨到最大冲击能量位置（如果使用的是数字显示装置，则应清零），释放摆锤，读取零点附近的被动指针的示值（即会零差），会零差不应超过最小分度值的1/4。

2、操作过程中

试样应紧贴支座放置,并使试样缺口的背面朝向摆锤刀刃。试样缺口用专用的对中夹钳或定位规收中，使缺口对称面位于两支座对称面上，其偏差不应大于0.5mm。
将摆锤扬起至预扬角位置并锁住，把从动指针拨到最大冲击能量位置（如果使用的是数字显示装置，则清零），放好试样，确认摆锤摆动危险区无人后，释放摆锤使其下落打断试样，并任其向前继续摆动，直到达到最高点并向回摆动至最低点时，使用制动闸将摆锤刹住，使其停止在垂直稳定位置，读取被动指针在示值度盘上所指的数值（数字显示装置的显示值），此值即为冲击吸收功。
由于冲击试验结果比较离散，一般对每一种材料试验的试样数量不少于3个。