夏比冲击试验V型缺口和U型缺口的区别
关于钢材的冲击韧性和应变时效敏感性有关问题的讨论
Resea rch on the Impact Toughness a nd Stra in Aging Sens itivity of Steel
此。
据文献[巧]介绍，武钢生产的低合金结构钢 WH510 钢及WH530 钢， 其强度和韧性分别优于GB
6654-1996 中的 16MnR 及 15MnVR。在 GB 4160-84
我国现行钢材标准 GB 700-88 和 GB/T 1591-94, 对钢材的冲击韧性要求是作为钢材出厂必须满足的 ‘ 技术条件提出的， 且明确给出了不同温度下的冲击功 指标， 并明确规定冲击试样为纵向 试样， 型缺口 V (参 见表 1)。在GB 700-88 和 GB/T 1591-94 中则均未提
钢材 ; 冲击韧性 ; 应变时效
关键词
0 引言
本文根据已收集到的资料， 对国内外有关钢材标 准和压力容器规范及水电站压力钢管设计规范关于 钢材冲击韧性和应变时效敏感性的有关规定进行了 分析与比较， 对要否在钢管规范修订稿中提出钢材冲 击韧性和应变时效敏感性的指标进行了讨论， 并提出 了 相应的建议，可供规范组参考。
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( 1)
式中， Ak— Ak, —
和 GB/T 1591-94 《 低合金高强度结构钢》[1 等钢板 3}
标准 ，规定冲击试样为纵 向试样 ; 我 国的 GB
6654-1996 《 压力容器用钢板》14} 1 则规定冲击试样为 横向 试样。国外(如日 本、英国等国家)的钢板标准关
v型缺口冲击试验吸收
v型缺口冲击试验吸收V型缺口冲击试验是一种常用的试验方法，用于评估材料或结构在冲击载荷下的吸能性能。
在这种试验中，样品通常是通过撞击装置以一定速度施加冲击载荷，并测量吸能能力。
本文将介绍V型缺口冲击试验的原理、应用及其在材料科学领域中的重要性。
V型缺口冲击试验是通过在材料或结构的一侧制造一个V型缺口，并施加冲击载荷来评估其吸能能力。
V型缺口试样通常由金属材料制成，如钢、铝等。
试验时，试样被放置在冲击机的撞击装置下方，撞击装置以一定速度沿垂直方向向试样施加冲击载荷。
在冲击过程中，试样发生塑性变形和断裂，吸收了冲击能量。
V型缺口冲击试验对材料的吸能性能进行评估时，主要关注以下几个参数：冲击能量、冲击强度、冲击韧性和断裂韧性。
冲击能量是指试样在冲击载荷下吸收的能量，通常用冲击吸收功表示。
冲击强度是指单位面积受到的冲击载荷，可以通过测量撞击装置的冲击力和试样的断面积来计算。
冲击韧性是指试样在冲击载荷下发生塑性变形和断裂之前所吸收的能量，通常用断后残余能量表示。
断裂韧性是指试样在冲击载荷下发生完全断裂之前所吸收的能量，通常用断后总能量表示。
V型缺口冲击试验在材料科学领域中具有广泛的应用。
首先，它可以用于评估材料的抗冲击性能，从而确定材料是否适用于某些特定的应用场景，如汽车碰撞安全、航空航天等。
其次，V型缺口冲击试验还可以用于研究材料的断裂行为和断裂机制，为材料的设计和改进提供理论依据。
此外，V型缺口冲击试验还可以用于比较不同材料的吸能性能，以指导材料的选择和设计。
在进行V型缺口冲击试验时，需要注意以下几点。
首先，试样的制备应符合相关标准，包括试样尺寸、缺口形状和尺寸等。
其次，试验过程中应严格控制冲击载荷的大小和速度，以确保试样在相同条件下进行比较。
最后，试验结果应进行统计分析，以获得可靠的吸能性能指标。
V型缺口冲击试验是一种常用的试验方法，用于评估材料或结构在冲击载荷下的吸能性能。
该试验方法可以为材料的设计和改进提供重要的理论依据，对于确保材料在实际应用中的安全可靠性具有重要意义。
夏比v型缺口冲击试验标准
夏比v型缺口冲击试验标准
夏比V型缺口冲击试验标准
一、目的和适用范围
本标准规定了金属材料夏比V型缺口冲击试验的试验方法、操作步骤、结果评定及试验报告等要求。
本标准适用于金属材料夏比V型缺口冲击试验，用于评定金属材料抵抗冲击性能的优劣，适用于各种金属材料的测定。
二、试验原理
夏比V型缺口冲击试验是基于将试样在V型缺口处进行冲击，测量冲击功及吸收能量值，以此评价金属材料的冲击韧性。
试验过程中，试样受到一次或多次冲击，然后测量其缺口处的断裂韧性。
三、试验步骤
准备试样：根据相关规定选取适当规格的试样，并制备V型缺口。
确保试样的尺寸、形状、加工精度和缺口深度符合标准要求。
安装试样：将试样夹持在冲击试验机上，确保试样的缺口部分对准冲击摆锤的冲头。
调整试验参数：根据试样的材质、规格和试验要求，设置合适的冲击能量、摆锤预扬角、冲头直径等参数。
开始试验：释放摆锤，使摆锤冲击试样缺口，记录冲击功及吸收能量值。
数据处理：根据试验数据计算冲击韧性值，并按照标准要求对结果进行评定。
试验报告：整理试验数据和结果，编写试验报告，并给出结论。
四、结果评定
根据试验数据计算出试样的冲击功、吸收能量值及冲击韧性值。
将所得结果与相关标准或规范进行比较，以评价金属材料的冲击韧性性能。
若试验结果满足要求，则认为该金属材料具有较好的冲击韧性性能。
五、注意事项
在进行夏比V型缺口冲击试验时，应遵循安全操作规程，确保试验过程中人员和设备的安全。
在试验前应对试样进行检查，确保其符合标准要求，并确保缺口加工精度。
金属夏比冲击试验
金属夏比冲击试验工程中，还有许多机件是快速加载即冲击载荷及低温条件下工作的，如：汽车在凸凹不平的道路上行驶；飞机的起飞和降落；材料的压力加工等；其性能将与常温、静载的不同。
金属材料在使用过程中除要求足够强度和塑性外，还要求有足够的韧性。
一.韧性的定义：就是材料在弹性变形、塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。
韧性好的材料在服役条件下不至于突然发生脆性断裂，从而使安全得到保证。
二.韧性的分类：分为静力韧性、冲击韧性和断裂韧性。
冲击韧性（即在冲击载荷下材料塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力）的试验方法。
缺口冲击载荷使塑性变形得不到充分发展，更灵敏地反映材料的变脆倾向。
降低温度（脆断趋势）三.夏比冲击试验的优缺点：夏比冲击试验是由法国工程师夏比(Charpy)建立起来的，虽然试验中测定的冲击吸收功Ak值缺乏明确的物理意义，不能作为表征金属制件实际抵抗冲击载荷能力的韧性判据，但因其试样加工简便、试验时间短，试验数据对材料组织结构、冶金缺陷等敏感而成为评价金属材料冲击韧性应用最广泛的一种传统力学性能试验。
四.夏比冲击试验的主要用途：1.评价材料对大能量一次冲击载荷下破坏的缺口敏感性。
零部件截面的急剧变化从广义上都可视作缺口，缺口造成应力应变集中，使材料的应力状态变硬，承受冲击能量的能力变差。
由于不同材料对缺口的敏感程度不同，用拉伸试验中测定的强度和塑性指标往往不能评定材料对缺口是否敏感，因此，设计选材或研制新材料时，往往提出冲击韧性指标。
2.检查和控制材料的冶金质量和热加工质量。
通过测量冲击吸收功和对冲击试样进行断口分析，可揭示材料的夹渣、偏析、白点、裂纹以及非金属夹杂物超标等冶金缺陷；检查过热、过烧、回火脆性等锻造、焊接、热处理等热加工缺陷。
3.评定材料在高、低温条件下的韧脆转变特性用系列冲击试验可测定材料的韧脆转变温度，供选材时参考，使材料不在冷脆状态下工作，保证安全。
而高温冲击试验是用来评定材料在某些温度范围如蓝脆、重结晶等条件下的韧性特性。
v型缺口冲击试验合格标准
V型缺口冲击试验的合格标准通常由材料或产品规范和标准来规定。
对于公称厚度不小于6mm或公称直径不小于12mm的钢材，冲击试验的合格标准是冲击吸收能量应符合GB/T 1591-2018标准中表11的规定。
如果钢材不足以制取标准试样，可以使用10mm×7.5mm×55mm或10mm×5mm×55mm的小尺寸试样，但冲击吸收能量应分别为不小于表11规定值的75%或50%。
此外，由于V型缺口应力集中作用较明显，不同尺寸和形状的试样以及不同材料和构件的应力分布状态都会影响试验结果。
因此，不能将不同缺口型式的试样的冲击试验结果彼此比较或换算。
以上信息仅供参考，如有需要，建议咨询相关领域的专业人士。
ASTM E 23:2016b《金属材料缺口试样标准冲击试验方法》 简介
ASTM E 23：2016b《金属材料缺口试样标准冲击试验方法》简介戴清晨;陆戴丁;陈勇【摘要】本文主要介绍了最新修订的ASTM E 23:2016b《金属材料缺口试样标准冲击试验方法》中夏比缺口冲击试验的相关内容,包括试验意义、试样要求、试验前准备工作、试验程序与步骤、试验所得结果评定等方面.并通过与现行国家标准GB/T 229—2007《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》的比较,就上述几个方面两者存在的显著不同点做了简要说明.【期刊名称】《机械工业标准化与质量》【年(卷),期】2018(000)005【总页数】6页(P37-42)【关键词】ASTME23;冲击试验;标准【作者】戴清晨;陆戴丁;陈勇【作者单位】合肥通用机械研究院有限公司;合肥通用机械研究院有限公司;合肥通用机械研究院有限公司【正文语种】中文1 概述夏比缺口冲击试验，作为评价金属材料力学性能的一种常规试验，广泛应用于各高校和科研院所的实验室，以及金属材料生产企业的抽样检查试验室等。
试验通常是依据标准要求，将坯样加工成具有规定的缺口形式和几何尺寸的标准试样，运用仪器在冲击载荷作用下测得冲击吸收能量，以及断口的剪切面积和膨胀值等。
ASTM E 23:2016b《金属材料缺口试样标准冲击试验方法》在2012年的版本（ASTM E 23:2012c）基础上进一步修订，形成了最新的ASTM E 23:2016b。
与2012版相比，2016版进一步确认了前版（2012版）已经删除的预制裂纹夏比V型缺口试样和试样的取样方法；同时对部分章节的图表进行了重绘和整理，对部分条款的文字叙述进行了修正和统一。
ASTM E 23:2016b是美国材料与试验协会制定的金属材料缺口试样冲击试验的标准方法，该标准正文部分主要包括适用范围、引用标准、试验原理、试样制备、试验装置、试验步骤、试验结果处理、试验报告编写等内容；附录分为强制性和非强制性两部分，前者包括试验机的一般性要求、试验机校准、辅助冲击试验形状、剪切断面率测定等内容；后者包括缺口试样冲击试验意义、摆锤中心测量方法和小尺寸夏比试样试验说明等内容。
金属力学性能检测 金属冲击韧性试验.
冲击韧性试验
1.4 金属冲击韧性试验
建造中的Titanic 号
TITANIC的沉没与船体材料 的质量直接有关
Titanic 号钢板（左）和近代船用钢板（右）的冲击试验结果
Titanic
近代船用钢板
冲击韧度：材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。
通常用冲击韧性指标aK来度量。一般也用冲击功AK
• aKV(aKU)是一个综合性的力学性能指标，与材料 的强度和塑性有关，单位为J/m2。
昆明冶金高等专科学校
3、冲击韧性及其工程意义
一般将akv(aku)视为材料抵抗冲击载荷作用的力学性能指 标，用来评定材料的韧脆程度，作为保证机件安全设计的 指标。
但akv(aku)表示单位面积的平均冲击功值，是一个数学平 均量。
冶金材料学院
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尖锐缺口、深缺口适用于韧性较好材料。 U型缺口由于应力较大，塑性变形较难。塑性较差材料。
冶金材料学院
用试样缺口处截面FN(cm2)去除AKV(AKU)，便得到冲击 韧度或冲击值aKV(aKU)，即
试样冲断时所消耗的冲击吸收功AkU为: A kU = m g（H1 –H2） (J)
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冲击试验机
冲击试样和冲击试验示意图
冶金材料学院ຫໍສະໝຸດ 昆明冶金高等专科学校冶金材料学院
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一、冲击弯曲试验 1.一次冲击弯曲试验 缺口试样一次冲击弯曲试验在摆锤式冲击试验机上进行，
将试样水平放置于试验机支座上，缺口位于冲击相背方向。冲 击时将具有一定质量G的摆锤举至具有一定高度H1的位置，使 其获得一定位能GH1。
尽管冲击吸收功不能真正代表材料的韧性程度，但由于它 对材料成分、内部组织变化十分敏感，而且一次冲击弯曲试验 方法简便易行，所以仍被广泛采用。
材料的冲击韧性
材料的冲击韧性一、冲击韧性的定义冲击韧性：当试验机的重摆从一定高度自由落下时，在试样中间开V型缺口，试样吸收的能量等于重摆所作的功W。
若试件在缺口处的最小横截面积为A，则冲击韧性αk为：式中αk的单位为J/cm2 。
冲击实验有两种：V型和U型，一般情况下V 型冲击功测的数据小于U 型的冲击功值。
钢材的冲击韧性越大,钢材抵抗冲击荷载的能力越强。
αk值与试验温度有关。
有些材料在常温时冲击韧性并不低，破坏时呈现韧性破坏特征。
但当试验温度低于某值时，αk突然大幅度下降，材料无明显塑性变形而发生脆性断裂，这种性质称为钢材的冷脆性冲击韧性是一个对材料组织结构相当敏感的量,所以提高材料的冲击韧性的途径有:改变材料的成分,如加入钒,钛,铝,氮等元素,通过细化晶粒来提高其韧性,尤其是低温韧性;提高材料的冶金质量,减少偏析,夹渣等。
二、缺口冲击试验的应用缺口冲击韧性试验的应用，主要表现在两方面：1．用于控制材料的冶金质量和铸造，锻造，焊接及热处理等热加工工艺的质量。
2．用来评定材料的冷脆倾向。
而评定脆断倾向的标准常常是和材料的具体服役条件相联系的。
在这种情况下所提出的材料冲击韧性值要求，虽然不是一个直接的服役性能，但应理解为和具体服役条件有关的性能指标。
材料因温度的降低导致冲击韧性的急剧下降并引起脆性破坏的现象叫作冷脆。
可将材料的冷脆倾向归结为3种类型，如图2-15所示。
三．冷脆转化温度的评定工程上希望确定一个材料的冷脆转化温度，在此温度以上只要名义应力还处于弹性范围，材料就不会发生脆性破坏。
在冷脆转化温度的确定标准一旦建立之后，实际上是按照冷脆转化温度的高低来选择材料。
例如，有两种材料A和B，在室温以上A的冲击韧性高于B，但当温度降低时，A的冲击韧性就急剧下降了，如按冷脆转化温度来选择材料时应选材料B，见图2-16。
(1)断口形貌特征:在这种类型时，使用得最多的称为断口形貌转化温度FATT，是根据断口上出现50％纤维状的韧性断口和50％结晶状态的脆性断口作标准的。
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夏比冲击试验V型缺口和U型缺口的区别
冲击试样中的缺口形式有两种，即夏比V形缺口和夏比U形缺口试样，所测得的冲击吸收功分别用Akv和Aku表示。
冲击试样的取样方式也有两种，即横向取样和纵向取样（与钢板轧制方向垂直为横向，平行为纵向）。
冲击试样的规格尺寸有三种，即标准试样为55×10×10，小试样为55×10×7.5或55×10×5，冲击试样的规格尺寸主要根据材料厚度可能制得的最大尺寸规格确定。
目前我国国内用于容器设计制造的法规和标准均规定以夏比V形缺口、横向取样方式为主。
冲击试样的缺口形式对冲击韧性影响非常大，夏比V形缺口比夏比U形缺口更为尖锐，更能反应材料的缺口和内部缺陷对动态载荷的敏感性。
对于U形试样，进行冲击试验时，其冲击功大部分消耗于裂纹的形成，而对V 形缺口试样，其冲击功大部分消耗于裂纹的扩展。
U形缺口测得的冲击韧性与V 形缺口测得的冲击韧性之间不存在对应的换算关系。
冲击试样的取样方向规定为“横向取样”，主要考虑在钢锭浇注时，会形成偏析及含有杂质，在轧制钢板的过程中，这些不均匀部分和杂质会顺着金属延伸方向形成纤维状组织，从而使钢板平行于轧制方向的力学性能高于垂直方向的力学性能。
我国标准规定的冲击试样取样方向与美国ASME的规定是不一致的，美国ASME标准规定的冲击试样取样方向为“纵向取样”，故对在国内使用的国外进口材料用于国内的容器制造时，应注意冲击试样的取样方向应规定为“横向取样”。
目前，我国金属材料冲击试验方法标准为GB/T229-2007《金属夏比缺口冲击试验方法》。
吸收功的单位是J，而冲击韧性的单位是J/cm2，也就是吸收功
除以0.8就是冲击值，一般笼统提冲击值不具体，要看其单位便知，是V还是U 缺口要看用户的要求，其冲击值是不同的。
提高冲击值的办法是比较复杂的，V 型冲击的槽深是2mm，冲击试样的尺寸为10×10×55mm，所以V型槽下面的横截面积为（10-2）mmX10mm=0.8cm2，冲击韧性=冲击值/截面积=J/cm2。
冲击功是冲击试验吸收功单位焦耳（J），用Akv表示，现在试验仪器直接能读出。
冲击韧性指单位面积消耗的吸收功单位（焦耳/平方厘米），表示为akv。
试样一般为标准的10×10×55（截面积1平方厘米），开缺口的试样其有效截面只有0.8平方厘米。
V形缺口尖锐，同种材料试验得到冲击韧度比U形的低很多。
V型应力相对集中，当试样受到冲击时，就显得更敏感。