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AS1544.2-2003 (R2017) 金属冲击试验方法 第 2 部分:夏比 V 形缺口

AS1544.2-2003 (R2017) 规定了采用夏比 V 形缺口试样进行金属材料冲击试验的方法,用于评估金属材料在冲击载荷下的韧性,为材料的选择、质量控制以及相关产品的设计提供关键依据。该标准在金属材料研究、生产及应用领域有着重要地位,广泛应用于冶金、机械制造、建筑等行业。

其试验原理基于能量守恒定律。将具有规定几何形状 V 形缺口的试样,放置于冲击试验机的两支座之间,呈简支梁状态。用具有特定高度和能量的摆锤对试样进行一次性冲击,使试样沿缺口处冲断。通过测量摆锤冲击前后位置的高度差,可计算出试样冲断过程中吸收的能量,此能量即冲击吸收功,用 KV 表示。该数值直观反映了材料在冲击载荷下抵抗变形和断裂的能力,冲击吸收功越大,表明材料韧性越好。

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标准对试样有严格要求。标准试样长度为 55mm,横截面是边长 10mm 的正方形,在长度中心部位开有 V 形缺口。V 形缺口角度为 45°,深度 2mm,根部半径 0.25mm。若无法获取标准试样,可采用厚度为 7.5mm、5mm 或 2.5mm 的小尺寸试样,但需在报告中注明。试样制备过程要格外小心,避免因加工硬化、过热等改变材料性能,缺口加工应保证根部半径符合要求,无影响吸收能量的加工痕迹,且缺口对称平面垂直于试样纵轴,以确保试验结果准确性与可比性。

试验时,首先要依据试样预期吸收能量,选择合适冲击能量的试验机,保证试样吸收能量不超过试验机实际初始势能的 80%,且不低于试验机最小分辨力的 25 倍,并根据试样产品标准确定摆锤刀刃半径。除非另有规定,室温冲击试验应在 23℃±5℃进行;对试验温度有明确要求的,试样温度需控制在规定温度 ±2℃范围内。试验前,检查试验机砧座跨距是否在 40 - 40.2mm,进行空打试验,检查摆锤空打时的回零差或空载能耗。将试样从控温介质中取出后,需在 5 秒钟内移送到试验机砧座上,缺口背面朝向冲击刀刃并居中紧贴钳口,使缺口对称面偏离两砧座间中点不大于 0.5mm。对于低能量小尺寸冲击试样,要在砧座上放置适当垫片,确保试样打击中心高度为 5mm。冲击结束后,准确读取并记录冲击吸收能量数据。

试验结果的分析与应用至关重要。冲击吸收功(KV 值)是衡量材料韧性的关键指标,较高的 KV 值意味着材料在冲击载荷下表现出更好的韧性。但不同类型和尺寸试样的试验结果不能直接比较,只有试样形状、尺寸、试验条件完全相同,结果才有可比性。在实际应用中,该试验结果可用于材料的选材、质量控制以及评估材料在不同服役条件下的性能。例如,在建筑结构用钢选择时,通过夏比 V 形缺口冲击试验,能确保钢材在可能承受冲击载荷的情况下,依然保持结构安全性与稳定性。同时,也可用于评估材料热处理工艺效果,为优化工艺提供数据支持 。


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