AS1544.2-2003 (R2017) 金屬沖擊試驗方法 第 2 部分:夏比 V 形缺口
發表時間:2025-07-28
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AS1544.2-2003 (R2017) 規定了采用夏比 V 形缺口試樣進行金屬材料沖擊試驗的方法,用于評估金屬材料在沖擊載荷下的韌性,為材料的選擇、質量控制以及相關產品的設計提供關鍵依據。該標準在金屬材料研究、生產及應用領域有著重要地位,廣泛應用于冶金、機械制造、建筑等行業。
其試驗原理基于能量守恒定律。將具有規定幾何形狀 V 形缺口的試樣,放置于沖擊試驗機的兩支座之間,呈簡支梁狀態。用具有特定高度和能量的擺錘對試樣進行一次性沖擊,使試樣沿缺口處沖斷。通過測量擺錘沖擊前后位置的高度差,可計算出試樣沖斷過程中吸收的能量,此能量即沖擊吸收功,用 KV 表示。該數值直觀反映了材料在沖擊載荷下抵抗變形和斷裂的能力,沖擊吸收功越大,表明材料韌性越好。

標準對試樣有嚴格要求。標準試樣長度為 55mm,橫截面是邊長 10mm 的正方形,在長度中心部位開有 V 形缺口。V 形缺口角度為 45°,深度 2mm,根部半徑 0.25mm。若無法獲取標準試樣,可采用厚度為 7.5mm、5mm 或 2.5mm 的小尺寸試樣,但需在報告中注明。試樣制備過程要格外小心,避免因加工硬化、過熱等改變材料性能,缺口加工應保證根部半徑符合要求,無影響吸收能量的加工痕跡,且缺口對稱平面垂直于試樣縱軸,以確保試驗結果準確性與可比性。
試驗時,首先要依據試樣預期吸收能量,選擇合適沖擊能量的試驗機,保證試樣吸收能量不超過試驗機實際初始勢能的 80%,且不低于試驗機最小分辨力的 25 倍,并根據試樣產品標準確定擺錘刀刃半徑。除非另有規定,室溫沖擊試驗應在 23℃±5℃進行;對試驗溫度有明確要求的,試樣溫度需控制在規定溫度 ±2℃范圍內。試驗前,檢查試驗機砧座跨距是否在 40 - 40.2mm,進行空打試驗,檢查擺錘空打時的回零差或空載能耗。將試樣從控溫介質中取出后,需在 5 秒鐘內移送到試驗機砧座上,缺口背面朝向沖擊刀刃并居中緊貼鉗口,使缺口對稱面偏離兩砧座間中點不大于 0.5mm。對于低能量小尺寸沖擊試樣,要在砧座上放置適當墊片,確保試樣打擊中心高度為 5mm。沖擊結束后,準確讀取并記錄沖擊吸收能量數據。
試驗結果的分析與應用至關重要。沖擊吸收功(KV 值)是衡量材料韌性的關鍵指標,較高的 KV 值意味著材料在沖擊載荷下表現出更好的韌性。但不同類型和尺寸試樣的試驗結果不能直接比較,只有試樣形狀、尺寸、試驗條件完全相同,結果才有可比性。在實際應用中,該試驗結果可用于材料的選材、質量控制以及評估材料在不同服役條件下的性能。例如,在建筑結構用鋼選擇時,通過夏比 V 形缺口沖擊試驗,能確保鋼材在可能承受沖擊載荷的情況下,依然保持結構安全性與穩定性。同時,也可用于評估材料熱處理工藝效果,為優化工藝提供數據支持 。