标准GBT 229—2020《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》
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夏比摆锤冲击试验是评估金属材料韧性的标准测试方法。它通过将试样置于试验机间，用摆锤打断并测定吸收能量。试样类型多样，制备需严格控制缺口形状和尺寸。该试验通过记录摆锤高度差计算冲击能量，广泛应用于金属材料的抗震性和耐久性评估，如航空、汽车和轨道交通领域，对材料非破坏性测试和质量控制至关重要。
将规定几何形状的缺口试样置于试验机两支座之间，缺口背向打击面放置，用摆锤一次打断试样，测定试样的吸收能量 。测定金属材料在夏比冲击试验中吸收能量的方法(V型和U型缺口试样)。GBT 229-2020《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》 是一项在金属材料试验中广泛使用的标准化测试方法。该标准旨在测定金属材料在进行冲击或高应力载荷下的韧性。标准尺寸冲击试样(55x10x10)mm，中间有V型或U型缺口。a）V型缺口应有459夹角，其深度为2mm，底部曲率半径为0.25mm。b）U型缺口深度一般应为2mm或5mm，底部曲率半径为1mm.选择试样类型的原则应根据试验材料的产品技术条件、材料的服役状态和力学性能，一般情况下尖锐缺口和深缺口适用于韧性较好的材料。当试验材料厚度<10mm；宽度可以取7.5mm、5mm或2.5mm的小尺寸试样，其他尺寸与标准试样相同，缺口开在试样的窄面上。样坯切取应按相关产品标准或GB/T2975执行，避免过热或冷加工硬化，试样开切口的目的是为了在切口附近造成应力集中，使塑性变形局限在切口附近不大的体积范围内，并保证试样一次就被冲断，使断裂就发生在切口处。缺口深度、根部曲率半径及角度决定缺口附近应力集中程度，从而影响该试样的吸收能量，制备应特别仔细，需热处理的样品，应在最后精加工前进行热处理，试验前应对试样进行适当标记，标记位置应尽量远离缺口且不得标在与支座、砧座或摆锤刀刃接触的面上，试样标记应避免对冲击吸收能量的影响。焊接接头冲击试验时，试样缺口位置应按要求开在焊缝、熔合线或热影响区，缺口轴线应垂直焊缝表面。焊接接头冲击试样的热影响区缺口位置:其缺口轴线与熔合线的距离应由产品技术条件规定，为清楚地显示出焊缝，开缺口前，可用硝酸酒精等试剂对试样进行侵蚀，然后按要求进行划线。样坯的切取：在各种产品不同方向和位置上切取冲击样坯时，会得到差异不同的试验结果，尤其对截面尺寸较大的条钢、型钢和钢板不同的位置，AK 值差别很大。例如：①在圆钢的中部、直径1/4 处和表面取的试样，冲击吸收功差异较明显。②沿钢板轧制方向取样 （纵向试样）， 垂直于轧制方向开缺口，AK 值较高；垂直于钢板轧制方向取样 （横向试样），顺着轧制方向开缺口，AK 值较低。因此，冲击样坯的切取应按产品标准或GB/T2975的规定进行。加工制备：根据缺口类型及深度可分为：深度 2mm的V 形缺口试样、深度2mm的U 形缺口试样。在冲击试样中，缺口的形状和尺寸对冲击试验结果的影响十分明显，缺口类型或缺口深度不同时，由于应力状态不同而引起脆化倾向有不同的差 异，其中缺口曲率半径影响最大，缺口深度影响次之， 缺口角度影响较弱。V形缺口试样的根部曲率半径很小，因此在缺口前端冲击力会引起严重的应力和应变集中，缺口敏感性强；U形缺口试样的根部曲率半径较大，应力状态对于塑性变形的约束较 V形缺口小，主要用于韧性较低的材料。与标准缺口底部半径相比，随缺口根部尖锐度的增大，应力集中趋于严重，冲击吸收功明显下降；反之当缺口底部半径增加时，冲击吸收功增加。冲击吸收功随缺口深度的增加而降低。冲击试样在制备过程中，缺口的加工质量与测量精度对冲击功的测量有显著的影响，冲击试样缺口的测量尺寸包括缺口角度、缺口底部的高度和缺口根部半径，这些尺寸如果不能准确控制，得到的冲击试验结果也是不可信的，特别是缺口缺口根部半径的微小变化，都可能会引起功测量值的陡然变化，当材料的冲击功处于标准规定的临界值时，测量值的陡然变化就会影响判定该产品的合格与否。
一、试验方法
GBT 229-2020 标准规定的试验方法主要包括样品制备、装夹和夏比摆锤试验。样品为直径为10mm×10mm，高度为55mm 的柱形试样。试验前要对试样表面进行清洁处理， 去除污垢和氧化物，以保证试验数据的准确性。样品装夹时必须确保与装夹头接触的表面光洁且均匀，以减少试验过程中的误差。试验过程中应使用相对稳定的载荷速率，并根据试验所需的应变速率确定摆锤高度。通过记录摆锤与样品碰撞前后的高度差，可以计算出吸收冲击能量和残余载荷等试验参数。夏比摆锤冲击试验是一种间接评估金属材料韧性的方法。在试验过程中，夏比摆锤通过一定高度落下，产生的动能通过材料的变形和断裂等过程转化为吸收能量。试验得到的吸收能量值可以反映样品是否满足特定的韧性要求。此外，残余载荷也可以反映样品的韧性水平， 一般来说，残余载荷越高，样品的韧性越好。夏比摆锤冲击试验广泛应用于金属材料韧性评价和材料的比较研究中。在制造业中，夏比摆锤冲击试验被广泛用于评估金属材料的抗震性和耐久性，如航空、汽车和轨道交通等领域。该试验方法还可用于材料的非破坏性测试和质量控制，为生产过程提供可靠的检测手段。综上，GBT 229-2020《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》是一种基于夏比摆锤试验原理的标准化测试方法，在金属材料试验中起着重要的作用。该标准制定了具体的试验方法和参数，可为试验人员提供明确的操作指南，其试验结果可反映金属材料的韧性水平及适用性，具有重要的工程应用价值。
