韧性测试-摆锤式夏比冲击测试实验室

韧性测试：

   韧性或材料的抗撕裂性与断裂过程中零件吸收的能量有关。如果吸收的能量很少，则断裂很脆。观察到零件形状的变形很小或没有变形。断裂通常是平坦的并且垂直于应力轴。断口有光泽，呈颗粒状。

    韧性可以通过夏比试验或悬臂梁试验来测量。这两个标准化冲击测试，夏比和悬臂梁，用于测量冲击能量（有时也称为缺口韧性）。夏比 V 型缺口(CVN)技术是常用的。这两个测试都使用定义横截面的缺口样品。对于这些动态加载条件以及存在缺口时，我们使用缺口韧性。缺口的位置和形状是标准的。样品的支撑点以及锤子的冲击力必须与槽口的位置保持恒定的关系。

   测试是通过安装如图所示的样品并让已知重量的摆锤从设定的高度下落来进行的。摆锤落下的高度减去试样变形后上升的高度乘以摆锤的重量是试样在与摆锤碰撞期间变形时吸收的能量的量度。试样吸收的能量越大，摆锤向上摆动的幅度越小，材料越坚韧。

韧性的指示是相对的，仅适用于恰好涉及这种类型的样品和加载方法的情况。

测试是通过安装如图所示的样品并让已知重量的摆锤从设定的高度下落来进行的。摆锤落下的高度减去试样变形后上升的高度乘以摆锤的重量是试样在与摆锤碰撞期间变形时吸收的能量的量度。试样吸收的能量越大，摆锤向上摆动的幅度越小，材料越坚韧。

按照 ASTM E23-18 的夏比冲击试样尺寸:

摆锤式夏比冲击测试仪:

    在该测试中，将测试样品从其冷却（或加热）浴中取出并放置在样品夹具上。释放摆锤，从浴槽中取出样品后 5秒内将样品折断。读取冲击机的校准刻度盘，取出破损的试样。如果在低温下测试高强度、低能量的试样，试样往往会垂直于摆锤的摆动方向离开机器。这可能会导致从撞击摆锤的样本中读取错误（并对操作员造成危险）。由于能量守恒，样品可能以超过50 英尺/秒的速度离开机器。如果试样以足够的能量撞击摆锤，摆锤将减速，机器将记录比实际发生的更高的冲击能量。

被摆锤撞击会迫使试样弯曲和断裂。加载的应变率很高，大约为 10 3 s-1。由于高应变率，缺口处存在相当大的塑性约束。这种塑性约束在缺口产生三轴应力状态。

在钢中，在冲击载荷期间，会发生从韧性断裂到脆性断裂的转变，这取决于温度。它发生的温度称为转变温度。其他变量如几何形状、晶粒尺寸和合金元素会影响韧性到脆性的转变温度，但于给定合金内。

韧性与温度曲线（图3）具有三个基本区域：上层、下层和过渡区域。上层架的主要特征是韧性断裂。高冲击能量与这种制度有关。下陆架是断裂较脆的区域；在该区域发现低冲击能量。第三个区域是过渡区域，它显示试样断裂所需的冲击能量降低。正是在这个区域，断裂由韧性转变为脆性。由于这种转变通常发生在很宽的温度范围内，已经制定了各种标准来定义转变温度。

0.40% 碳钢的夏比冲击强度与测试温度的函数关系

定义延性到脆性转变温度的常用方法称为延性转变温度。该温度是钢可以吸收特定量的能量而不破裂的低温度。通常它被定义为钢在断裂过程中吸收20 J (15 ft-lbs) 冲击能量的温度。

通过对钢的化学成分进行简单的改变，可以将韧性转变为脆性转变温度高达 40°C。大的化学变化是由于添加了碳和锰。其他合金添加物也倾向于改变钢的韧性到脆性转变温度。镍降低转变温度，而铬几乎没有影响。硅提高转变温度，磷也是如此。过量的磷也将倾向于形成晶界析出物，提高转变温度。

钢的晶粒尺寸在韧性到脆性转变的温度中起重要作用。减小晶粒尺寸会显着降低转变温度[4]。产生或促进细铁素体晶粒尺寸的加工变化，例如正火，以及随后的回火，将降低转变温度。轧制温度和其他加工变量都对产品的终晶粒尺寸和晶粒尺寸起着重要作用。

不幸的是，夏比冲击值不能用于设计，但可以为设计人员提供设计的小值。它常用于目的，规格表明韧性到脆性的转变温度。

相关测试可咨询商通检测！