冲击及工艺
冲击钻成孔工艺
冲击钻成孔工艺钻孔灌注桩冲击钻机械施工工艺一、工艺特点：冲击钻锥钻孔的特点是靠冲锥的重量和冲击功能直接冲击、破碎土、石，用泥浆悬浮钻渣。
使冲击钻能正常冲击到新的土（岩）层，然后用掏渣筒取出钻渣的成孔方法。
二、适用范围此工法适宜用于地层为亚粘土、砂类土、砾石、卵石、漂石、软岩石，硬岩石等绝大多数地层，可在丘陵地或水上作业。
采用泥浆护壁冲击钻锥钻孔，孔的深度一般50m 以内，直径为1.0-2.5m 的钻孔桩，均可使用。
三、施工程序及操作要点（一）施工工艺见下页（二）操作要点1. 施工场地清除杂物，整平夯实，在场地边缘挖排水沟，使场内雨水排出方便，且适宜于人员操作，机械的安装运转。
施工开始前应保证水、电、路三通，达到施工条件需要。
钻孔位于水上时，可先筑岛、搭设水上钻孔施工平台，然后进行钻孔桩施工。
2. 测量放样：准确测量定出各钻孔桩中心位置，为了保证钻孔位置的准确无误，在桩中心位置的四周应设置保护桩。
3. 护筒的制作与埋设：（1）钢护筒的制作按规范要求，在设计制作钢护筒时护筒直径要比钻孔桩直径大20～30cm，为了施工的安全，选用钢护筒的直径比桩径大30cm为宜，护筒卷制的钢板厚度应不小于设计的厚度，为加强护筒的整体刚度和圆度，在每个护筒的上下口及中腰部加焊用10＃槽钢卷制的加强圈。
护筒每节长度为8～10.5米，加工旁弯应控制在2cm以内，椭圆度应控制在2cm以内。
焊缝采用坡口双面焊，所有焊缝必须连续焊接，以保证其密封不漏水。
（2）在陆地或筑岛围堰上施工，可使用人工或机械开挖坑埋设护筒，护筒埋设时应使护筒的平面位置中心与桩设计中心一致，中心偏差不得大于2cm，倾斜度偏差不大于1％；护筒顶宜高出地下水位1.5m-2m，高出地面0.3m，旱地或浅水处，粘性土不小于1.0-1.5m，砂性土应将护筒周围0.5-1.0m 范围内挖除，回填粘性土，并夯冲击锤成孔工艺流程图实至护筒底0.5m 以上；冰冻地区应埋入冻层以下0.5m；（3）钻孔位于水上时，护筒可以是钢板卷制或钢筋砼制成。
冲击钻孔灌注桩施工工艺
冲击钻钻孔灌注桩施工工艺冲击钻成孔灌注桩是用冲击式钻孔架悬吊冲击钻头（又称冲锤）上下往复冲击，将土层或岩层破碎成孔，部分碎渣和泥渣挤入孔壁中，大部分成为泥渣，用泥浆循环带出成孔，然后再灌注混凝土成桩。
利用泥浆泵使泥浆通过钢丝绳、钻头而压入孔底，携带钻渣，再从孔底经过钻头与孔壁之间的环形空间回流至地面的循环柱桩：桩脚直接落在结实的岩层上，将建筑物的压力全部通过柱子传递到岩层上。
当岩层较浅或者建筑物非常高大时采用。
施工工艺流程施工准备木，即构成钻机平台。
二、开挖泥浆池、沉淀池泥浆池开挖尺寸为：6×4×2m泥浆溜槽为：50×20cm，坡比为：1：0.75. 测量放点根据设计提供的导线点及水准点用全站仪定位，划出墩位，再根据设计桩位，测放桩心，将每一根桩的中心用木桩标识，并采用铁钉标定中心，然后在中心桩的前后左右设置护桩。
孔位误差应符合桥涵验标的要求。
埋设护筒1 、护筒埋设应准确、稳定，护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm，护筒的垂直倾斜度不大于1% ；2、护筒一般用4-8mm钢板制作，其内径应大于设计桩径400mm，其上部开设1-2个溢浆孔；3 、护筒的埋设深度：在粘性土中不宜小于1.5m；砂土中不宜小于2.0m；护筒顶端高出地面50cm。
作用：保护孔口、定位导向，维护泥浆面，防止塌方。
埋设十字护桩为了校正护筒及桩孔中心，在挖护筒之前采用“+”字交叉法在护筒以外较稳定的部位设4个定位桩，在护筒安设后，以桩位放样所设的“十”字形控制桩在护筒口上用丝线“十”字交叉，在“十”字交叉点挂吊一线锤，自然下放，看是否与桩中心重合一致，以此来校核护筒的准确安设位置。
定位桩采用φ20钢筋，在位于护筒边1～2m位置进行埋设（确保不被施工破坏），定位桩顶高于护筒顶50cm，且埋入地面不小于30cm，并浇筑20cm厚半径20cm圆型混凝土进行固定，并用红油漆标识，施工中做好定位桩的保护工作。
冲击钻施工工艺
冲击钻施工工艺冲击钻是一种旋转钻，它兼有钻孔和打桩两种功能。
钻孔时，它用冲击锤对钻头施加冲击，将岩层破碎成孔；打桩时，它用冲击锤对桩头施加冲击，将桩打入地下。
操作方便：冲击钻施工时，只需移动钻机，调整钻架，即可进行钻孔或打桩，操作简便。
效率高：冲击钻的冲击力大，能破碎坚硬的岩层，且钻头对岩层的冲击频率高，所以钻孔或打桩的效率高。
适应性强：冲击钻施工不受地层限制，可适应各种复杂的地形和地质条件。
承载能力强：冲击钻施工形成的桩径大，承载能力强，适用于高层建筑和大跨度桥梁的桩基工程。
能耗大：冲击钻施工时需要大量的动力能源，因此能耗较大。
噪声大：冲击钻施工时会产生较大的噪声，对周围环境有一定影响。
成本高：冲击钻施工需要专业的设备和技术人员，因此成本较高。
准备工作：包括现场勘查、设备检查、安全措施等。
定位测量：根据设计要求，对桩位进行测量定位。
安装钻机：将冲击钻安装在桩位上，并进行固定。
清孔：将孔内的残渣清理干净，保证孔的质量。
灌注混凝土：将混凝土灌注到孔内，形成桩基。
质量检测：对桩基进行质量检测，确保符合设计要求。
完成施工：将设备拆除，清理现场。
水泥：宜采用325号或425号普通硅酸盐水泥，有出厂证明或复试单。
水泥进场后，应按批量取样，送试验室复试，合格后方可使用。
水泥进场后，应堆放整齐，不得混放，并应挂出场标示牌。
砂：以中砂为宜，过5mm孔径的筛子筛除大于5mm的颗粒，砂的含泥量不得超过5%。
砂进场后应堆放整齐，挂牌标示。
石子：卵石或碎石，最大粒径不大于40mm。
石子进场后应堆放整齐，挂牌标示。
钢筋：钢筋的品种、规格必须符合设计要求，有出厂质量证明书和复试报告单。
进场后应按规格分别堆放并挂牌标示。
基层清理干净，浇水湿润，刷素水泥浆一道（随刷随铺砼）。
施工时需用的安全设施如：安全网、孔盖板、护身栏等已准备好。
清理基层→浇水湿润基层→刷素水泥浆→抹面层砼→刮平→拉毛→养护清理基层：将楼面清理干净，不得有垃圾、积水。
冲击钻施工工艺介绍
冲击钻施工工艺介绍冲击钻钻孔桩施工工法:桩基施工钻孔方法有很多，比如：旋挖钻孔，冲击钻孔、回旋钻孔等。
以下本人就冲击钻施工工序步骤，以及关键控制点给大家以简单介绍。
冲击钻适宜用于地层为亚粘土、砂、粉砂及含少量细砾地层，采用泥浆护壁冲击钻锥钻孔，直径为1.0－1.5m 的钻孔桩。
【关键词】：桩基施工冲击钻步骤具体施工步骤：1、测量班放出承台轮廓线。
（便于准确填作业平台）2、平整钻机作业的场地，下面用较好的土填筑，上面铺一层薄片石或防水材料。
3、测量班放具体的桩位。
（桩一般根据现场场地以及钻机就位等情况放样）还要考虑后面桩位的顺利施工。
放桩位要求技术人员在场并且用卷尺进行粗略的复核后交给工队，工队应及时拉设护桩来保护原桩位。
）4、埋设护筒：护筒筒壁不易太薄，容易发生变形，一般大于8mm即可。
护筒直径大于桩径的30-40公分左右。
（过大或过小都会影响钻机的正常施工，以及桩位的准确度）下放护筒时，使护筒平面中心位置与桩位设计中心重合，中心偏差小于等于5mm护筒顶宜高出地下水位1.5m－2m，高出地面20-30cm左右，旱地或浅水处，粘性土不小于1.0-1.5m，沙性土应将护筒周围0.5-1.0m 范围内土层挖除，回填粘性土，并夯实至护筒底0.5m以上。
5、钻机就位主要控制钻机的钢丝绳垂直度（小于1%），以及钻机的平整度，通过千斤顶进行调平。
在钻进前仔细检查钻机部件以及钢丝绳有无安全隐患。
6、开始钻进开钻之前技术人员应及时给工队技术交底，交底主要包括：桩径、设计孔深、吊筋长度同时护筒标高，桩顶标高，桩底标高，以及钢筋笼的顶面标高、钢筋笼长度，直径等。
钻机就位好以后，将钢丝绳检查一遍，将垂头十字中心与护桩中心对中，偏差满足规范要求（不大于5cm），则开始冲击。
刚开始采用小冲程，慢速，做好造浆，以及护壁、准确冲击桩位工作。
等冲击至3-5m 则可以提高钻头，加大冲程，且在冲击过程中是可调节泥浆的浓度，以保证冲击速度。
冲击钻孔桩施工工艺
目录一、工艺概述 (3)二、作业内容 (3)三、质量标准与检验方法 (3)㈠质量标准 (3)㈡检验方法 (3)四、施工准备 (5)五、施工机械及工艺装备 (6)六、工艺控制流程 (6)七、工艺步骤说明 (8)(一) 埋设钢护筒 (8)（二）开挖泥浆池 (9)（三）测量放样 (9)（四）钻孔 (10)1．安装钻机 (10)2．钻进 (10)（五）检孔 (11)（六）清孔 (11)（七）钢筋笼制作、安装 (11)（八）砼灌注 (13)8.1安装导管 (14)8.2二次清孔 (14)8.3 首批封底混凝土 (14)8.4水下混凝土浇灌 (15)8.5灌注砼测深方法 (17)8.6泥浆清理 (18)八、作业组织 (18)九、施工安全与环境保护 (18)冲击钻孔桩施工工艺一、工艺概述冲击钻机适用于卵石、坚硬漂石、岩层及各种复杂地质的桩基施工。
在碎石类土、岩层中宜用十字型钻头，在黏性土、砂砾类土层中宜用管型钻具；卷扬机的起重能力应满足钻头、钢丝绳和吊具重量以及泥浆吸附作用的要求。
二、作业内容宁杭客运专线NHZQ-3标段的钻孔桩，桩径为 1.00m，1.25m,1.50m，2.00m,一般墩下按8-15根布置。
地质情况：上层为回粉质黏土层、淤泥质粉质黏土，下层为砂岩、页岩、灰岩、凝灰岩或花岗岩。
持力层多为花岗岩层。
三、质量标准与检验方法㈠质量标准《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》《施工图设计文件》㈡检验方法检验对于桩长大于50米的钻孔桩，按设计要求在钢筋笼安装时预埋声测管，成桩后采用声波透射法进行检测。
对于桩长少于50米的钻孔桩全部采用小应变检测。
对质量有问题的桩，钻取桩身混凝土鉴定检验。
表1 钻孔桩钻孔允许偏差序号项目允许偏差（mm）1 孔径不小于设计孔径2 孔深摩擦桩不小于设计孔深柱桩不小于设计孔深，并进入设计土层3 孔位中心偏心群桩≤504 倾斜度≤1%5浇筑混凝土前桩底沉渣厚度摩擦桩≤200 柱桩≤50表2 钻孔桩钢筋骨架允许偏差序号项目允许偏差（mm）1 钢筋骨架在承台底以下长度±1002 钢筋骨架外径±103 主钢筋间距±104 加强筋间距±205 箍筋间距或螺旋筋间距±206 钢筋骨架倾斜度0．5%7 骨架保护层厚度±208 骨架中心平面位置209 骨架顶端高程±2010 骨架底面高程±50四、施工准备（一）在旱地上应清除杂物，换除软土，平整压实，场地位于陡坡时，可用枕木或型钢等搭设工作平台。
冲击成孔施工工艺
冲击钻孔桩施工工艺一、冲击钻优越性钻孔桩的形成可分为三大类：旋转钻进法、冲抓法与冲击法。
1)在岩性均匀的土层与岩层中适用旋转钻进法，即根据土体强度等特性选择不同钻头旋转切削土体，然后通过泥浆的循环将钻渣清除；2)在粒径不大的卵石层与土层施工中，可用冲爪钻。
冲抓钻的冲抓锥自由下落，将锥瓣插入土层，然后抓取土体，提锥出孔卸土，如此往复以钻进成孔。
遇到大块孤石与探头石无法抓出时，可换用冲击锥破碎或选用小药量爆破破碎，再用冲抓锥钻进。
3)在卵石、漂石层等软硬相间的土层中，由于孔底岩性不一，钻进时易引起钻杆剧烈跳动，损坏钻具，此时最好选用冲击钻进法。
冲击钻进法利用冲击冲击锥自由下落的冲击力破碎岩石，将钻渣挤入孔壁或悬浮在泥浆中排出。
冲击钻与冲抓钻都无法施工孔斜桩，在土层性质不良时，要特别注意防止缩孔、卡钻及塌孔事故发生。
二、冲击钻施工1、施工准备1)测量定位：根据已测设的墩台中心，精确测设桩位中心，并设牢固的护桩，测设完毕后，必须反复校核，确保桩位准确，干处可实测定位，水域可采用导向架定位。
2)场地平整：当场地为陆地时清除地表杂物，平整钻机工作平台，夯填密实，保证钻机安置于密实的工作平台上，避免发生不均匀沉降，造成桩孔倾斜；场地为浅水时，宜采用筑捣法施工，筑捣面积应按钻孔方法、机具大小等要求确定，高度应高于最高施工水位0.5m～1.0m；当场地为深水时，可采用钢管桩施工平台、双壁钢围堰平台等固定平台，也可采用浮式施工平台。
各种施工平台应符合设计及规范要求。
3)钢护筒埋设：护筒内径宜比桩径大200mm～40mm，钢护筒采用8～10mm钢板加工，长度为2～4m(特殊情况应加深以保证钻孔和灌注混凝土顺利进行)。
根据桩位处地质情况按规范要求进行埋设，在粘性土覆盖层中埋设深度不小于1m。
护筒顶高出地面不小于0.3m或水面1.0m～2.0m；当钻孔内有有承压水时，高于稳定后水位2.0m以上；处于潮水影响区时，应高于最高施工水位1.5m～2.0m，并采用相应措施稳定护筒内水头。
路基冲击碾压工艺工法
路基冲击碾压施工工艺工法1、前言1.1、工艺工法概况冲击压路机是一种新式路基压实机械，通过冲击对路基压实质量的提高产生了很强的推动作用。
虽然我国使用冲击碾的时间只有20多年，但由于对路基压实质量的提高有很好的促进作用，故目前在全国各地、各种线路的路基施工中得到较广泛的应用。
1.2、工艺原理压路机在工作中，当牵引车拖动三边弧形轮子向前滚动时，压实轮重心离地面的高度上下交替变化，产生的势能和动能集中向前、向下碾压，形成巨大的冲击波，通过三边弧形轮连续均匀的冲击地面，使土体均匀致密。
在此过程中，三边压实轮每旋转一周，其重心抬高和降低三次，对地面产生夯实冲击和振动作用三次。
具体冲击作用过程可分为两个阶段：第一阶段在牵引的作用下，压实轮依靠与地面的摩擦力沿外廓曲线向前滚动，重心处于曲线最低点时，再向前滚动，重心开始上移，牵引力带来的动能转化成压实轮的势能和动能，并且缓冲机构开始作用，使蓄能器的缓冲液压缸收缩，蓄能器蓄能，具体表现为压实轮的运动滞于机身运动。
第二阶段当压实轮重心处于曲线最高点向前滚动时，压实轮的势能开始转化为动能，蓄能器缓冲液压缸伸张，蓄能器中的压力能释放，转化为压实轮的动能。
具体表现为压实轮的运动快于机身运动，补偿前一阶段滞后的位移，而且由于压实轮的特殊结构，其重心除了具有向前的线速度外，还有一个向下的线速度，直至压实轮另一条曲线的最低点接触地面，向下的线速度达到最大，动能达到最大。
当压实轮的另一条曲线与地面接触时，开始对地面产生冲击夯实作用。
牵引车的工作速度越大，使在第一阶段中蓄能器的缓冲液压缸收缩越大，蓄能越多。
在第二阶段中释放的能量转化为压实轮的动能越大，对地面产生冲击夯实的动能也越多，激振的效果也越好。
根据经验和山岛冲击式压路机设计行车速度要求，碾压速度以10〜12km/h为宜。
对于一般路基的非饱和土，冲压轮着地时由于动能释放，在冲压轮下的局部面积（约0.60mX0.80m）产生瞬时的冲击动荷载，向下传递快速挤密深层土颗粒；同时冲击能量以震动波的形式在弹性半空间中传播，使土颗粒相互靠拢，排出孔隙中的气体与水，土颗粒重新排列而挤密压实。
冲击试验实验目原理及步骤方法
按照冶金工业部的部颁布标准制作。故测
定验α，其k值冲的击冲试击件实形验状实如质图上所是示一。种比较性实
55±2
10±0.1
1±0.1 10±0.1
40±0.5
图 3-1
五、实验方法与步骤
z 1．测量试件尺寸，要测量缺口处的试件 尺寸。
料的冲击韧度值αk
αk
=
W A
=
N −m mm2
z W — 冲断试件时所消耗的功 z A — 试件缺口横截面积
图 3-2
六、注意事项
z 在实验过程中要特别注意安 全，绝对禁止把摆锤举高后安放试 件，当摆锤举高后，人就离开摆锤 摆动的范围，在放下摆锤之前，应 先检查一下有没有人还未离开，以 免发生危险。
实验三
冲击实验
z 在实际工程机械中，有许多 构件常受到冲击载荷的作用,机器 设计中应力求避免冲击波负荷,但 由于结构或运行的特点,冲击负荷 难以完全避免，为了了解材料在冲 击载荷下的性能，我们必须作冲击 实验。
一、实验目的
z 1. 了解冲击实验的意义，材料在冲击 载荷作用下所表现的性能。
z 2. 测定低碳钢和铸铁的冲击韧度验中，还可以揭
示了静载荷时，不易发现的某结构特点和工作
条件对机械性能的影响（如应力集中，材料内
部缺陷，化学成分和加荷时温度，受力状态以
及热处理情况等），因此它在工艺分析比较和
科学研究中都具有一定的意义。
四、冲击试件
z 工程上常用金属材料的冲击试件一般 在带缺口槽的矩形试件，做成制品的目的 是为了便于揭露各因素对材料在高速变形 时的冲击抗力的影响。缺口形状和试件尺
z 2. 调整冲击试验机指针调到“零点”根据试 件材料估计所需破坏能量，先空打一次， 测定机件间的摩擦消耗功。
冲击成孔施工工艺方案
冲击成孔施工工艺冲击成孔施工流程（见下图）冲击成孔施工流程图1、桩位放样：1）将建筑轴线控制点及水准点引到场地上，根据场地大小和地形复杂程度相适应的设置多个控制点供放桩位样桩用，视施工过程中对地表推移状况，适时地对所设控制点进行复核。
2）放桩位样桩时，可选用直角坐标法和极座标法，在桩位中心点地面上打入一支竹扦或一支Φ6钢筋，使其露出地面5～8㎝，再在上涂红油漆，用白石灰画一圆心与样桩重合、直径与护筒外径相等的的圆圈。
3）桩位放样允许偏差如下： 群桩 20㎜ 单排桩 10㎜ 2、护壁开挖：因本工程桩数多，工作量大，施工工期较紧，针对本工程特点，项目部采用一次性开挖一模护壁的措施对场地内所有工程桩进行护壁开挖，护壁厚度15cm ，护壁内径比设计桩径大20-30cm ，以保证桩基施工时不破坏护壁。
1）合理开挖护壁高度，护壁上口高出地下水位的高度，应按水头高度设置要求控制，护壁底口及外侧应用粘土夯实，不渗不漏不垮。
2）在各类砂土层施工，只要孔内水头高度保持对孔壁的液柱压力不小于20kPa ，一般可保持孔壁的稳定，即：mh ρ⋅≥20kPa式中：h ——孔内液面至地下水位高度（m ）。
m ρ——孔内泥浆重度（kN/m ³）一般当h ≥2m 时，m ρ可取1.08；当2m ≥h ≥1m 时，m ρ调节至1.10～1.20；当h ≤1m 时，m ρ≥1.25。
3）对护壁位置做中间验收。
（1）护筒采用人工挖孔灌注混凝土护壁作为护筒。
护筒内径应比设计桩直径大200～300㎜，比冲击头直径大200㎜，其上部宜开设1～2个溢浆孔。
（2）护筒底部的埋设深度应超过杂填土埋藏深度20cm 以上。
若遇易坍孔的土层时，宜加长护壁长度，以防护筒底脚悬空坍孔。
（3）护壁的顶端应高出地面100～150mm ，护壁上口平面中心点应与设计桩位中心点尽可能重合，偏差不得大于50mm 。
3、制作泥浆1）配制泥浆方法有两种：一种是通过钻头在孔内造浆；另一种是用泥浆搅拌机造浆。
冲击钻施工工艺
1施工方法采用GCF型正循环钻机冲击成孔，钻头采用十字型”，泥浆护壁，泥浆比重1.4〜1.8,含砂率6%,胶体率大于95%。
孔口护筒采用钢护筒，护筒壁厚6mm以上，旱地及河滩采用挖埋方式埋置，浅水区采用筑岛围堰施工，深水区设栈桥及工作平台。
钻进冲程根据地层情况控制：一般地层2〜3m,开孔时及溶洞钻进时0.8〜1.5m。
终孔后采用换浆法清孔。
钢筋笼采用分节预制，节长8〜10m，吊装焊接入孔。
桩身砼采用$ 3垂直导管，拔塞法灌注水下砼。
溶洞地层桩基施工：上覆层扩大孔径0.2m钻孔至基岩面下0.5m处，下入略大于原设计桩径0.1m的钢护筒至孔底以稳定上覆层。
钢护筒采用1cm以上厚度的钢板分节卷制，节长2〜4m，吊装入孔焊接。
填充溶洞处理：投入片石及粘土，小冲程冲砸挤石造壁加固孔壁；未填充溶洞处理：投入袋装片石及粘土或水泥筑成岛状，然后小冲程钻孔通过。
2.施工工艺流程2.1 一般桩基施工工艺流程（见图1）2.2溶洞桩基施工工艺流程（见图2）3•劳动力组织及进度指标3.1劳动力组织钻机工班：采用三班八小时工作制；每班设班长1名，值班电工1名，汽车吊车司机2名，钻机司机2名/台，电焊工1名/台，勤杂工1名/台。
灌砼工班：采用三班八小时工作制，每班设班长1名，值班电工1名，电焊工1名，拌和司机1名，普工10名。
施工时根据桩身砼工程量大小安排班次并调节其他工序，同时兼职制作钢筋笼。
3.2进度指标一般地层日进尺3〜6m，溶洞地层日进尺0.5〜1.5m。
4. 施工机具4.1 GCF正循环钻机：根据工程量大小及工期要求安排，一般2〜4台；4.2 JDY350强制式拌合机：2台（其中1台备用）;4.3低扬程泥浆泵，每台钻机配1台；4.4 16t汽车吊：1台；4.5电焊机：每台钻机配1台；4.6卷板机：1台；4.7钢筋弯曲机：1台；4.8钢筋切割机：1台；4.9 50KVA备用发电机：1台（灌桩时备用）5. 质量控制要点5.1安装钻机时，应垫平底架并保持稳定以防止钻孔中位移、沉陷；开孔时钻头中心与护筒顶面中心的偏差应小于5cm。
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试验设备
冲击试验机打击能量：30OJ和150J 打击速度：5.0～5.5m/s。 试验机的试样支座及摆锤刀刃尺寸 试验机的并定期检定 温度控制装置：温度稳定在土2℃之内。 恒温槽容量和介质。 温度测量精度<1°C。
力学性能试验培训
1.金属韧性 2.金属工艺性能
Prof. Wang Bin, Testing Center, SRIM
1.金属的韧性
定义：金属在断裂前吸收变形能量的能 力。 分类：静力韧性、冲击韧性、断裂韧性。 金属韧性通常随加载速度提高、温度降 低、应力集中程度加剧而减少。 材料的冲击韧度不光取决于材料本身的 内在因素。
深度/mm
2.0±0.025 2.13 2.04 1.97
高能量样/J 中能量样/J 低能量样/J
103±5.2 97.9 101.8 104.1 60.3±3.0 56 57.2 61.4 16.9±1.4 15.5 16.8 17.2
2015-4-3
Prof. Wang Bin, Testing Center, SRIM
术语及定义
冲击吸收功：规定形状和尺寸的试样在冲击试 验力一次作用下折断时所吸收的功 脆性断面率：脆性断口面积占试样断口总面积 的百分率 冲击吸收功-温度曲线：在一系列不同温度的冲 击试验中，冲击吸收功与试验温度的关系曲线 韧脆转变温度：在一系列不同温度的冲击试验 中，冲击吸收功急剧变化或断口韧性急剧转变 的温度区域
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钢的应变时效
钢铁材料，尤其是低碳钢板经过冷加工 变形后长期处于高温或较高温下工作， 其塑性和韧性会明显下降，这种现象被 称为应变时效。钢经应变时效后韧性下 降的程度用应变时效敏感性系数C表示， C=（Ak-Aks）/Ak*100%
2015-4-3
Prof. Wang Bin, Testing Center, SRIM
2015-4-3 Prof. Wang Bin, Testing Center, SRIM 3
适用范围和试验原理
适用范围：本标准适用于温度在-192～ 1000℃范围内金属夏比V型缺口和U型缺口 试样的冲击试验。 其他类型缺口及无缺口试样的冲击试验可 参考本标准。 试验原理：用规定高度的摆锤对处于简支 梁状态的缺口试样进行一次性打击,测量 试样折断时的冲击吸收功。
2015-4-3 Prof. Wang Bin, Testing Center, SRIM 11
缺口在焊缝、熔合线或HAZ的位置
2015-4-3
Prof. Wang Bin, Testing Center, SRIM
12
2015-4-3
Prof. Wang Bin, Testing Center, SRIM
2015-4-3 Prof. Wang Bin, Testing Center, SRIM 39
试验
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压缩试样
厚 度 >=12mm 的 钢 材 , 压 缩 样 坯 的 尺 寸 为 12×12×57mm,并应保留一面轧制面。 厚度为 6mm 至小于 12mrn 的钢材 , 压缩样坯的尺寸为 a×12×57mm,此时应保留两面轧制面。 采用V型或2mm深U型缺口的冲击试样,厚度尽量大。 冲击试样应根据钢材的厚度保留其轧制面 , 且试样缺 口轴线应垂直于轧制面。 未经受应变时效的冲击试样类型和尺寸必须与经受应 变时效的冲击试样一致
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缺口根部半径对冲击性能影响
半径/mm 高能量样/J 中能量样/J 低能量样/J
0.25±0.02 5 0.13 0.38
103±5.2
98
60.3±3.0
56.5
16.9±1.4
14.6
108.5
64.3
21.4
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冲击试验标准
GB/T229-1994 金属夏比缺口冲击试验方法 eqvIS01482-1983 IS0832-1976 代替GB/T229-84 GB2106-80 GB4159-84 GB5775-86 GB/T12788 金属夏比冲击断口测定方法 GB/T4158 金属艾氏冲击试验方法
t1
t
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韧脆转变温度确定方法(1)
冲击吸收功--温度曲线上平台与下平台 区间规定百分数 (n) 所对应的温度 , 用 ETTn表示(如ETT50)。 脆性断面率一一温度曲线中规定脆性断 面率(n)所对应的温度,用FATTn表示(如 FATT50，FATT90)。 侧膨胀值--温度曲线上平台与下平台区 间某规定侧膨胀值所对应的温度,用 LETT表示。
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冲击试验的影响因素
化学成分 金相组织 取样方向 试验温度 材料缺陷 试样形状 表面质量 缺口位置
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取样方向
轧锻板材
纵向试样 横向试样
长横向：LT 短横向：ST（Z向）
圆形锻件
径向试样 切向试样 轴向试样
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冲击试样
V型缺口冲击试样 U型缺口冲击试样 小尺寸冲击试样 冲击试样的加工
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夏比缺口试样尺寸
V型缺口 缺口角度 缺口半径 缺口底部粗糙度 缺口厚度(深度) 试样厚度 试样宽度 试样长度 试样半长度
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试验
一般用拉伸应变,拉伸按GB228进行。 一般低碳钢的残余应变量应为 10%, 低合 金钢应为5%,其偏差均为土0.5%。 可采用压缩应变。压缩残余应变量与拉 伸相同。 人工时效：在250士10℃下均匀加热保温 一小时,然后在空气中冷却至室温。
如所求温度等于或低于规定值，则结果合格 如所求温度高于规定值，但不超过12C，重复 进行两次试验，如两次试验所求温度等于或低于 规定值，则结果合格
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金属冷脆现象及韧脆转变温度
c
s’ s
t2 tk
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复试合格判据
6个试样冲击功平均值标准值 冲击功低于标准值的试样不超过2个 冲击功低于标准值70%的试样不超过1个
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材料最低转变温度试验
确定材料试验值等于标准值的温度
在高于和低于预计转变温度附近每个温度试验一个试样，记录 每个温度到0.5C 作出冲击吸收功或剪切断面率--温度曲线 用内插法求出规定值对应的温度，精确到3C
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U型缺口 / 1±0.07 1.6m 8±0.05，5±0.05 10±0.05 10±0.10 55±0.60 27.5±0.30
9
45±2 0.25±0.025 1.6m 8±0.05 10±0.05 10±0.10 55±0.60 27.5±0.30
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冲击试验的应用
作为韧性指标，为设计选材和研制新型 材料提供依据 检查和控制冶金产品质量 监督热加工工艺质量 评定材料在不同温度下的脆性转化趋势 确定应变时效敏感性 缺口敏感性指标。
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冲击试样断口纤维断面率
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水+冰
乙醇+干冰 无水乙醇+液氮 液氮
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冲击试验结果
数值修约 结果表示：AkV，AkU2，AkU5 不同类型和尺寸试样的试验结果不能直 接对比和换算。 a k值
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总功相同韧性不同
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缺口深度对冲击性能的影响
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试验
室温冲击试验应在10～35℃进行,温度要求严格的 试验应在20士2℃进行。 试验机一般在摆锤最大能量的 10% ～ 90% 范围内使 用。 试验前应检查摆锤空打时被动指针回零差不应超 过最小分度值的四分之一。 尺寸测量。 试样应紧贴支座放置，缺口对称面与两支座对称 面偏差不应大于0.5mm。 试验温度，过冷（热）度