夏比摆锤冲击试验原理及标准方法

冲击试验自1905年左右问世以来发展很快，已经成为材料性能不可缺少的检查项目，最初的试验方法各种各样，随着时代的发展，夏比锁形缺口冲击试验、夏比V型缺口冲击试验和夏比梅氏冲击试验得到重视。1968年之前美国都采用夏比锁形缺口冲击试验方法，但是这种试验方法有个缺点：由于锁形缺口过钝，由此来确定脆性转变温度低于结构的脆性断裂温度，因此1968年以后，在ASTM规范中就改为采用标准夏比V型缺口试样。目前世界上采用V型缺口试样和梅氏冲击试样的比较多，总体来说欧美采用夏比V型缺口试样较多，而俄罗斯则采用夏比梅氏试样。我国现在采用的最新的标准是GB/T 229—2007《金属材料 夏比摆锤冲击试验方法》。

由于摆锤冲击试验已经百余年历史，最初试样不开缺口，结果一些韧性高的试样常常冲不断。后来在试样上开一定形状的缺口，这样冲击能量和塑性变形就集中在缺口附近不大的体积内，增大了材料的脆化趋势。由于在试验装置上进行弯曲试验比拉伸试验方便得多，这就形成了目前生产上广泛采用的缺口试样一次摆锤冲击弯曲试验。试验方法和原理如图7-5a、b所示。

图7-5 夏比摆锤冲击试验的方法和原理

将待测定的材料先加工成标准试样，然后在试验机支座上，将具有一定重量G的摆锤举至一定高度h₁，使其具有一定势能G_h1，然后将其释放，在摆锤下落最低位置处冲断试样，摆锤冲断试样时失去的能量即为试样的冲击吸收能量，用K（U型缺口时为KU，V型缺口时为KV）表示。因摆锤剩余的能量使摆锤扬起h₂高度，于是：

K=G_h1-G_h2=G（h₁-h₂） （7-4）

其单位用J表示。(www.xing528.com)

当用试样缺口处的原始横截面积A_N去除试样在冲击破坏过程中所吸收的能量K（U型缺口时为KU，V型缺口时为KV）时，即得到所谓冲击韧度a_k。

式中 K——试样在冲击破坏过程中所吸收的能量，J；

A_N——试样的缺口处的原始横截面积，mm²。

a_k——冲击韧度，kJ/m²、J/cm²。