国检检测欢迎您!

微信公众号|腾讯微博|网站地图

您可能还在搜: 无损检测紧固件检测轴承检测上海综合实验机构

社会关注

分享:摆锤冲击吸收能量和断口测量结果的关系

返回列表 来源:国检检测 查看手机网址
扫一扫!分享:摆锤冲击吸收能量和断口测量结果的关系扫一扫!
浏览:- 发布日期:2023-02-24 14:23:06【

鹏 

(沈阳鼓风机集团股份有限公司,沈阳 110869) 

摘 要:对于不同金属材料,分别采用夏比 U 型缺口试样和夏比 V 型缺口试样进行冲击吸收能 量测试,并对夏比 V 型缺口试样断口的剪切断面率和,了不同缺口形式的 冲击吸收能量测试结果之间的关系,以及夏比 V 型缺口和断口测量结果之的关系研究结果可为韧性测试标准的制定提供技术支持

关键词:冲击试验;冲击吸收能量;剪切断面率;侧膨胀值 中图分类号:TB31;TG115.5+6 文献标志码:A 文章编号:1001-4012(2022)11-0011-04

许多机械零件在服役时经常受到冲击载荷的作 ,为了评定金属材料传递冲击载荷的能力,揭示金 属材料在冲击载荷作用下的力学行为,需要对材料 进行相应的力学性能测试,即对缺口试样进行冲击 试验,以测定材料的冲击韧性冲击韧性是指材料 在冲击载荷作用下吸收塑性变形能量和断裂能量的 能力,测试设备为摆锤式冲击试验机,测试方法为: 将试样水平放在试验机支座上,缺口位于冲击反方 ,然后将具有一定质量的摆锤举至一定高度 H1, 使摆锤获得一定的位能 mgH1,放摆冲击 试样,摆锤的剩余能量为 mgH2,冲击失去的 势 能 为 mgH1 -mgH2,即 为 冲 击 吸 收 能 ,Ak 表示,单位为J。目前标准试样为夏比 U 型缺口和夏比 V 型缺口试样,标准试样尺寸(× ×)10mm×10mm×55 mm,缺口深度均 2mm,不同缺口试样测得的冲击吸收能量分别 记为 KU2 KV2目前国内标准仍然使用两种缺 口形式试样,而美国 ASTM ASME标准中只使 用夏比 V 型缺口试样一般标准的要求为 KU240J或者 KV2 ≥27J,因 为 V 型 缺 口 试 样 更 为 ,所以在相材料及热处理工艺下,试样的 KV2 KU2 热处,,KV2 冲 击 测量的 关 系,给 韧 性 测 试 标 准 的 制 了技。 

1 试验材料及制备方法 

采用了18种金属材料,包括碳素结构钢低碳 低合金钢中碳低合金钢马氏体不锈钢马氏体沉淀硬化 不 锈 钢,进 行 相 应 热 处 理,加 工 成 规 格 为 100mm×300mm(直径×长度)的圆形锻件各试 样的 热 处 理 工 艺 分 别 为:20 钢 是 正 火 + 回 火; 20CrMo 、45 、35CrMo 、35CrMoV 40CrNiMoA 钢和 42CrMoE 钢是正火 + 淬火 + ;X12Cr13、12Cr13钢和1Cr17Ni2钢是淬火+ 回火;2.25Cr-1Mo、2.25Cr-1Mo-V 低碳合金钢是亚 温淬火+回火;沉淀硬化不锈钢 FV520(B)是固溶 整 和 不 同 时 效 温 度 处 ,其 中 固 溶 化 选 用 1050 ℃空冷,调 整 选 用 850 ℃ 油 冷,固 溶 化 和 调 调整和时效处理需要一定的间隔时间[1],样表 面恢复到室温(25 ℃),480,500,550,580 ℃效温度下进行热处理18个试样全部进行热处理后,用线切割方法纵 向取样拉伸试样冲击试样和硬度试样在距离材 料表面1/3半径处取样拉伸试样为 5 倍标距试 ,加工成标距为30 mm,平行部分直径为 6 mm 的圆棒状拉伸试样冲击试验需要加工5个试样, 其中2个为夏比 U 型缺口,另外3个为夏比 V 型缺 ,深度均为2mm,试验设备为 RAS250型万能试 验机依照 GB/T228.1—2021 金属材料 拉伸试 验 第1部分:室温试验方法要求对试样进行拉 伸试验,依照 GB/T229—2020 《金属材料 夏比摆 锤冲击试验方法的要求对试样进行冲击试验。 


2 同缺口形式试样的 KU2 KV2 测试结 果的关系

不同材料热处理后的力学性能测试结果如表1 所示,将表1数据进行整理,绘制成 KU2 KV2 关系曲线(见图1)。由表1和图1可知:钢和低合金钢的抗拉强度和屈服强度较低,冲击韧 性较高,且当试样的冲击吸收能量约为 200J, KV2 略低于 KU2,KV2 KU2 的比值接近于1;马氏 体不锈钢材料的冲击韧性较差;2.25Cr-1Mo钢作为 低碳合金钢,在高强度区域仍然拥有一定的冲击韧 ;同种材料经相同热处理工艺后,V 型缺口试 样的27J冲击吸收能量大致对U 型缺口试样的 60J冲击吸收能量KU2≥40JKV2≥27J为目 前普遍使用的两种冲击韧 性 验 收 条 件,KU2 50J的试样再加工成 V 型缺口试样后,试样的 KV2 仅为20J,此时试样能满足 KU2≥40J的验收要求, 但 不 能 满 足 KV2 ≥ 27 J 的 验 收 要 求,所 以 KV2≥27J的验收要求比 KU2≥40J严格


3 KV2 与断口测量结果的关系 

3.1 -脆转变温度(FATT50)

冲击试样断口存在纤维区放射区与剪切唇3 个部分,有时在断口上还以看2,且放 射区位于2个纤维区之间出现 2 :击时,缺口一侧受拉伸作用,裂纹首先 ,并沿厚度侧及深度向扩,缺口处是平面应力状态,样具一定塑性,在裂纹扩展过程中会形成纤维区;当裂纹扩展到一 定深度时,出现平面应变状态,裂纹快速扩展并形成 结晶区,到了压缩区之后,因为应力状态发生变化, 所以裂纹扩展速率再次减小,出现了纤维区[2]击试验结果表明,随着试验温度下降,冲击吸收能量 下降,纤维区面积减小,结晶区面积增大当结晶区 占整个断口面积50%(剪切断面率为50%)时的温 度即为FATT50将沉 淀 硬 化 不 锈 钢 ASTM A705type630 480,550,580,620 时效温度处理后,KV2 剪切断面率测试,结果如表2所示,其中620M 为增 加 调 整 处 理 的 试 样从 表 2 可 以 看 出,KV2>200J,剪切断面率为 100%,随着 KV2 下降,剪切断面率也呈下降趋,FATT50 对应的 KV2 约为 50~55J。ASTM A705type630-480 ASTM A705type630-550电镜(SEM)观察,22: ASTM A705type630-480+韧性断口,的丝[3],<50%;ASTM A705type630-550完全为韧性断口,又有一定数量的韧,面率 >50%,可以判断 KV2 27J时对应试样的断面为 准解理断口。 

3.2 侧膨胀值(LE)

测量材料在夏比 V 型冲击试样缺口根部区域 承受三轴应力条件下抵抗断裂的能力[4],需要测量材料在这区域压缩变形,困难, 以通常采断裂面上口对,LE 代替压缩变形量,ASME 锅炉及压力容器规范规定不同零件最大有效厚度与LE 3由图3可知:当零件最大有效35mm ,LE 0.40 mm;件 最 大 有 效 厚 度 大 于 70mm ,LE0.60mm。 

将 低 温 材 料 ASTM A182 F22 钢 和 ASTM A182F6NM ,能及LE,33,材料的 KV2 变化趋势LE

4 结论

(1)由 于V型冲击试样缺口的敏感性较高,相同材料相同热处理条件下,KV2 <KU2KU2 >180J,KV2 略低于 KU2,冲击断口几乎为纤维 ,剪切断面率为100%。 (2)80J<KU2 <180J ,KV2/KU2 0.5~0.8,随着冲击吸收,, KU2<80J,KV2/KU2 <0.5,冲击断口存在准 解理,<50%(3)剪切断面率和 KV2 一定当剪切断面率为50%,KV2 50J,意材料的选择及热处理工艺的设计(4)LE KV2 也存在一定的正比关系,KV2 >100J,LE/KV2>0.01;KV2<100J,LE/ KV2 约为0.01。 LE ≥ 0.40 mm,KV2 > 40 J LE 0.60mm,KV2>60J,应注意材料的选择及热处 理工艺的设计。 

来源:材料与测试网

推荐阅读

    【本文标签】:摆锤冲击性能测试 国检检测 第三方金属检测机构
    【责任编辑】:国检检测版权所有:转载请注明出处

    最新资讯文章