(高清版)GB∕T 19748-2019 金屬材料 夏比V型缺口擺錘沖擊試驗(yàn) 儀器化試驗(yàn)方法

ICS77.040.10金屬材料夏比V型缺口擺錘沖擊試驗(yàn)(ISO14556:2015,MOD)國家市場監(jiān)督管理總局中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)GB/T19748—2019 12規(guī)范性引用文件 1 1 3 46試驗(yàn)設(shè)備及儀器 4 6 6 610試驗(yàn)報(bào)告 8附錄A(資料性附錄)儀器化沖擊刀刃的設(shè)計(jì) 9附錄B(資料性附錄)半徑2mm錘刃校準(zhǔn)支撐塊示例 附錄C(規(guī)范性附錄)小試樣儀器化夏比V型缺口擺錘沖擊試驗(yàn) 附錄D(資料性附錄)估算韌性斷面率的公式 IⅢGB/T19748—2019本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)代替GB/T19748—2005《鋼材夏比V型缺口擺錘沖擊試驗(yàn)儀器化試驗(yàn)方法》,與V型缺口擺錘沖擊試驗(yàn)儀器化試驗(yàn)方法》;——增加了力校準(zhǔn)裝置的相應(yīng)描述(見6.2.3);本標(biāo)準(zhǔn)使用重新起草法修改采用ISO14556:2015《金屬材料夏比V型缺口擺錘沖擊試驗(yàn)儀器本標(biāo)準(zhǔn)與ISO14556:2015的技術(shù)差異及其原因如下：●用修改采用國際標(biāo)準(zhǔn)的GB/T229代替ISO148-1(見第5章、第7章、第8章);●用修改采用國際標(biāo)準(zhǔn)的GB/T3808代替ISO148-2(見6.1)?！鶕?jù)附錄在正文中出現(xiàn)的先后順序，附錄C和附錄D的順序進(jìn)行了調(diào)整。本標(biāo)準(zhǔn)由全國鋼標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC183)歸口?！狦B/T19748—2005。1金屬材料夏比V型缺口擺錘沖擊試驗(yàn)1范圍2規(guī)范性引用文件GB/T229金屬材料夏比擺錘沖擊試驗(yàn)方法(GB/T229—2007,ISO148-1:2006,MOD)GB/T3808擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)的檢驗(yàn)(GB/T3808—2018,ISO148-2:2008,MOD)3.1力的特征值3.1.1F力-位移曲線從直線上升部分向曲線上升部分轉(zhuǎn)變點(diǎn)的力。3.1.2Fm力-位移曲線上力的最大值。3.1.3Fi力-位移曲線急劇下降開始時(shí)(不穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展開始)的力。不穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展終止力crackarrestforceofunstablecrackpropagation力-位移曲線急劇下降終止時(shí)的力。2屈服位移generalyielddisplacement與屈服力相對(duì)應(yīng)的位移。最大力時(shí)的位移displacementatmaximumforce與最大力相對(duì)應(yīng)的位移。不穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展起始位移crackinitiationdisplacementofunstablecrackpropagation不穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展起始力對(duì)應(yīng)的位移。不穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展終止位移crackarrestdisplacementofunstablecrackpropagationS.不穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展終止力對(duì)應(yīng)的位移?？偽灰苩otaldisplacement力-位移曲線結(jié)束時(shí)的位移。最大力時(shí)的能量energyatmaximumforceWWW總沖擊能量totalimpactenergy試驗(yàn)過程中試樣吸收的能量。3GB/T19748—20194符號(hào)和說明本標(biāo)準(zhǔn)所用的符號(hào)、說明和單位見表1(參見圖2和圖3)。符號(hào)說明單位f輸出頻率HzF力NF屈服力NF不穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展起始力NF不穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展終止力N最大力N重力加速度m/s2h擺錘打擊中心下落高度m在GB/T229中定義的吸收能量Jm擺錘有效質(zhì)量S位移mmS屈服位移mmS不穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展起始位移mm不穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展終止位移mm最大力時(shí)的位移mm總位移mmt時(shí)間s試樣開始變形的時(shí)間st信號(hào)上升的時(shí)間s起始的沖擊速度m/sv在t時(shí)刻的沖擊速度m/sW最大力時(shí)的能量JW不穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展起始能量JW不穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展終止能量JW總沖擊能量J4GB/T19748—20195試驗(yàn)原理5.1本試驗(yàn)通過測定試樣在按照GB/T229進(jìn)行沖擊試驗(yàn)的過程移曲線下的面積來衡量試樣的吸收能量。6試驗(yàn)設(shè)備及儀器6.1試驗(yàn)機(jī)測定的總沖擊能量W,可與試驗(yàn)機(jī)指針或編碼器指出的總吸收能量KV進(jìn)行比較。如果KV和W,兩者之間的偏差超過±5J,應(yīng)做如下檢查：a)試驗(yàn)機(jī)的摩擦力；b)測量系統(tǒng)的校準(zhǔn)；c)應(yīng)用軟件。6.2儀器和校準(zhǔn)6.2.1測量的可追溯性所用儀器的校準(zhǔn)測量應(yīng)溯源到國家標(biāo)準(zhǔn)或國際標(biāo)準(zhǔn)。6.2.2力的測量力的測量通常由兩個(gè)電阻應(yīng)變片粘貼到?jīng)_擊刀刃上組成一個(gè)力值傳感器來獲得。合適的設(shè)計(jì)參見附錄A。由兩個(gè)相同受力的應(yīng)變片粘貼到?jīng)_擊刀刃相對(duì)邊上，并且與兩個(gè)補(bǔ)償應(yīng)變片或替代電阻組成全橋電路來獲得。補(bǔ)償應(yīng)變片不應(yīng)貼到試驗(yàn)機(jī)的任何受沖擊或者震蕩作用的部位。可以通過測量力-時(shí)間或力-位移曲線上第一個(gè)峰值對(duì)應(yīng)的載荷值簡化對(duì)沖擊力測量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行評(píng)定。經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)于V型缺口試樣，當(dāng)試樣接觸點(diǎn)到?jīng)_擊刀刃上應(yīng)變片中心距離為11mm~15mm(見附錄A),且沖擊速度為5m/s～5.5m/s時(shí)，如果第一個(gè)載荷峰值大于8kN,則認(rèn)為測量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)滿足儀器化沖擊試驗(yàn)要求。擺錘的儀器化特性應(yīng)充分滿足所需的名義測力范圍。保證要求力值的范圍。儀器化擺錘的設(shè)計(jì)應(yīng)減小非對(duì)稱加載的敏感性。5GB/T19748—2019記錄儀和測量系統(tǒng)的靜態(tài)校準(zhǔn)宜滿足下述和6.2.4的精度要求。建議對(duì)裝配在錘頭上的刀刃進(jìn)行整體性的力值校準(zhǔn)。在刀刃上連接一副配備了經(jīng)校準(zhǔn)的力傳感器值校準(zhǔn)。支撐塊應(yīng)具有高剛度。工裝與刀刃的接觸條件應(yīng)與試驗(yàn)過程中刀刃與試樣的打擊條件近似相儀器化擺錘及包含全部測量系統(tǒng)和記錄系統(tǒng)部件的靜態(tài)線性和內(nèi)在滯后偏差為：力范圍在10%~50%之間時(shí)為滿量程的±1%;力范圍在50%～100%之間時(shí)為指示力的±2%(見圖1)。當(dāng)力傳感器單獨(dú)校準(zhǔn)時(shí)，在標(biāo)稱范圍的10%～100%之間為指示值的±1%。標(biāo)準(zhǔn)范圍的誤差/%標(biāo)準(zhǔn)范圍的誤差/%標(biāo)準(zhǔn)范圍的記錄值/%試樣位移通常由力-時(shí)間曲線計(jì)算確定(見第9章)。也可采用光學(xué)式、感應(yīng)式或電容式等非接觸方法測定擺錘相對(duì)于砧座的位移。位移測量系統(tǒng)轉(zhuǎn)換位移測量系統(tǒng)測量上限為30mm,在1mm～30mm范圍內(nèi)線性誤差為所測值的±2%。擺錘通過最低位置時(shí)所記錄的速度信號(hào)對(duì)應(yīng)速度為v。。建議0mm～1mm之間的位移用測量時(shí)間和擺錘的沖擊速率通過二重?cái)?shù)字積分獲得，見9.1。6.2.5記錄裝置為滿足6.2.3及6.2.4對(duì)數(shù)字測量和記錄系統(tǒng)準(zhǔn)確度的要求，至少有一個(gè)8位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其采樣頻率應(yīng)為250kHz(4μs)以上。推薦采用12位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，采樣頻率為1MHz。對(duì)于每個(gè)在8ms以上信號(hào)持續(xù)時(shí)間，至少需要有2000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的存儲(chǔ)器，推薦8000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。如果信號(hào)持續(xù)時(shí)6間小于8ms,存儲(chǔ)量可呈比例縮減。當(dāng)需要從力-位移圖上測定特征值時(shí)，100mm寬和100mm高的圖形區(qū)域能夠保證足夠的精度。6.2.6校準(zhǔn)周期儀器化的校準(zhǔn)周期一般不超過12個(gè)月，或擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)、儀器化部分發(fā)生安裝、搬運(yùn)、維修或調(diào)整后都應(yīng)追加校準(zhǔn)。如果更換了擺錘，推薦進(jìn)行校準(zhǔn)，除非能夠證明沒有必要校準(zhǔn)。夏比缺口沖擊試樣應(yīng)符合GB/T229或附錄C的規(guī)定。8試驗(yàn)步驟按照GB/T229進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)不同變形和斷裂特性圖形測定及評(píng)定力-位移曲線。9試驗(yàn)結(jié)果評(píng)定和處理如果位移不是直接測量得到的，按照下面計(jì)算力-位移曲線。待測的擺錘力-時(shí)間關(guān)系與加速度特性成比例。如果一個(gè)已知?jiǎng)偠葦[錘的有效質(zhì)量為m,起始的沖擊速率vo,開始變形的時(shí)間t。,那么試樣的彎曲位移通過式(2)和式(3)積分計(jì)算得到： ( (2) (3)9.2力-位移曲線的評(píng)定為了簡化評(píng)定和報(bào)告，圖2給出了各種類型特征的力-位移曲線。上述曲線可以劃分為以下幾類：—類型A和類型B(下平臺(tái));——類型C、類型D和類型E(轉(zhuǎn)變過渡型);——類型F(上平臺(tái))。A類力-位移曲線只有不穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展發(fā)生。對(duì)于B、C、D和E類力-位移曲線，不同量的穩(wěn)定和非穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展發(fā)生。對(duì)于F類曲線，只有穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展發(fā)生。通過與圖2(第2列)的各類曲線特征比較判定力-位移曲線的類型。對(duì)于A類的力-位移曲線，只評(píng)定F。對(duì)于B類曲線，只評(píng)定F和F。應(yīng)考慮疊加在力-位移信號(hào)上的振蕩，振蕩是由于在儀器化錘刃和試樣之間發(fā)生力的交互作用產(chǎn)生的。如圖3所示，通過振蕩的擬合曲線獲得可靠特征值。7GB/T19748—2019123123AFSFSDFF84BFFFSF/kNF/kNEFFFF/kNF/kN84CFF/kNF/kNS/mmFFF/kN846810S/mm1——力-位移曲線的類型(見9.2);2——原理圖；3——實(shí)際記錄曲線。圖2力-位移特征曲線的分類圖3力特征值的確定8GB/T19748—20199.3力特征值的確定屈服力F,為力-位移曲線上不考慮初始慣性峰情況下，第二個(gè)峰急劇上升部分與擬合曲線的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的力(見圖2中的C類～F類力-位移曲線)。最大力為穿過振蕩曲線的擬合曲線上最大值所對(duì)應(yīng)的力。不穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展起始力為擬合曲線與力-位移曲線在最大力之后曲線急劇下降開始時(shí)的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的力。如果該點(diǎn)與最大力重合，則Fu=Fm(見圖2中的C類和D類力-位移曲線)。不穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展終止力為力-位移曲線急劇下降終止時(shí)與其后的力-位移擬合曲線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的力(見圖2中的D類和E類力-位移曲線)。9.4位移特征值的確定按9.3確定的力特征值所對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)確定位移特征值，見圖2。注1:屈服位移S。只有在使用相同的測量裝置時(shí)才粗略地測定。因此通常不用S總位移S,只有在試樣完全斷裂并且能夠獲得時(shí)才測定。這種情況下，通過對(duì)震蕩的力-位移曲線的擬合接近力F=0?？偽灰芐,為橫坐標(biāo)與震蕩力F=0時(shí)的交點(diǎn)。注3:如果力在選擇的試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)沒有回到零，但接近水平的力值F>0,用F=0.02F。所對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)作為終點(diǎn)來9.5沖擊能量特征值的確定最大力下的能量W.通過積分力-位移曲線下從S=0到S=Sm的面積。不穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展起始能量W的測定積分力-位移曲線下從S=0到S=S.的面積。不穩(wěn)定裂紋擴(kuò)展終止能量Wm的測定積分力-位移曲線下從S=0到S=S?的面積?？倹_擊能量W?的測定積分力-位移曲線下從S=0到S=S.的面積。10試驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)報(bào)告一般應(yīng)包括以下內(nèi)容：a)本標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)；b)試樣尺寸；c)試樣標(biāo)識(shí)；d)取樣位置及方向；e)沖擊刀刃半徑；h)有效吸收能量，KV?或KVg,J。如果試樣沒有斷裂且從砧座之間通過，這個(gè)試驗(yàn)結(jié)果要加括j)測定的力、位移和沖擊能量的特征值；9GB/T19748—2019(資料性附錄)儀器化沖擊刀刃的設(shè)計(jì)儀器化沖擊刀刃的設(shè)計(jì)見圖A.1。圖A.1儀器化沖擊刀刃的設(shè)計(jì)GB/T19748—2019(資料性附錄)表面粗糙度單位為微米-0.02-0.02Ra0.8/圖B.1半徑2mm校準(zhǔn)支撐塊GB/T19748—2019(規(guī)范性附錄)小試樣儀器化夏比V型缺口擺錘沖擊試驗(yàn)附錄C定義了儀器化夏比V型缺口擺錘沖擊小試樣及其相關(guān)的測量和記錄設(shè)備要求。本標(biāo)準(zhǔn)在雙方協(xié)議的情況下也可用于其他類金屬材料和諸如落錘和高速液壓伺服等其他類型沖擊本試驗(yàn)提供了沖擊加載速率下的試樣斷裂行為的進(jìn)一步信息。使用者應(yīng)意識(shí)到通過小試樣獲得的數(shù)據(jù)不能用于與全尺寸夏比V型缺口沖擊試樣數(shù)據(jù)的比較。C.2試驗(yàn)裝置C.2.1試驗(yàn)機(jī)只有在試驗(yàn)機(jī)可獲得的沖擊能量不大于50J時(shí)，儀器化的質(zhì)量通過總沖擊能量W,與試驗(yàn)機(jī)表盤a)試驗(yàn)機(jī)的摩擦力；b)測量系統(tǒng)的校準(zhǔn)；c)應(yīng)用軟件。GB/T19748—20194——缺口下寬度.3mm±0.05mm;8——砧座半徑；圖C.1小試樣夏比V型缺口擺錘沖擊試驗(yàn)C.2.2力測量系統(tǒng)由于與常規(guī)尺寸試樣相比，小試樣有更多的動(dòng)態(tài)行為，力測量系統(tǒng)(包括傳感器、放大器和記錄系統(tǒng))應(yīng)有至少250kHz的上截止頻率。如果只通過曲線測量吸收能量，100kHz的上截止頻率是足夠的。注1:力測量鏈的簡單動(dòng)態(tài)評(píng)估可通過測量第一個(gè)慣性峰的最大力來獲得。如果鋼材的超小V型缺口試樣動(dòng)態(tài)測C.2.4記錄裝置信號(hào)在8ms的時(shí)間至少能夠存儲(chǔ)8000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。C.3試樣夏比V型缺口沖擊小試樣的尺寸應(yīng)符合圖C.1要求。雙方協(xié)議也可使用其他尺寸的試樣。圖C.3給出了其他可用的小試樣尺寸。試樣可選擇開側(cè)槽。GB/T19748—2019圖C.3其他類型小試樣C.4試驗(yàn)步驟C.4.1試驗(yàn)溫度C.4.2試驗(yàn)速率應(yīng)沖擊試驗(yàn)可獲得的勢(shì)能Wp應(yīng)滿足下列要求：Wp≥3Wm上可能會(huì)產(chǎn)生評(píng)估偏差。C.5.2屈服力F.的測定C.6試驗(yàn)報(bào)告C.7試驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性和再現(xiàn)性自于13個(gè)實(shí)驗(yàn)室，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室在21℃~25℃室溫條件下測試1個(gè)～5個(gè)試樣，沖擊速率2.64m/s~表C.1給出了全部試驗(yàn)結(jié)果每個(gè)特征值的平均值m,重復(fù)性限r(nóng)和再現(xiàn)性限R。表C.1實(shí)驗(yàn)室間的研究結(jié)果特征值mW重復(fù)性和再現(xiàn)性術(shù)語索引參見ISO5725-22中給出定義。(資料性附錄)估算韌性斷面率的公式如果在力-位移曲線或力-時(shí)間曲線上沒有力值的陡降(圖2中的F型曲線),這就說明整個(gè)斷口為100%韌性斷口。如果有力值的陡降發(fā)生，降幅與其他特征力值相關(guān)，允許使用下面任一公式來計(jì)算韌性斷口的百分比，韌性斷口百分比的估計(jì)誤差士20%以內(nèi)。韌性斷裂率的近似值可按式(D.1)或式(D.2)、式(D.3)、式(D.4)計(jì)算：…………(D.1)…………(D.2)C?、C?、C?、C?——韌性斷面率。這些公式由不同的實(shí)驗(yàn)室針對(duì)不同的鋼材獲得(見參考文獻(xiàn)[7])。上述公式的選擇基于前期的經(jīng)驗(yàn)。例如式(D.3)適用于壓力容器鋼。[1]ISO5725-3:1994Accuracy(truenessandprecision)ofmeasurementmethodsandre-sults—Part3:Intermediatemeasuresoftheprecisionofastandardmeasurementmethod[2]ISO5725-2:1994Accuracy(truenessandprecision)ofmeasurementmethodsandre-sults—Part2:Basicmethodforthedeterminationofrepeatabilityandreproducibilityofastandardmeasurementmethod[3]SEP1315GermanSteel&.IronTestingStandard[Stahl-Eisen-Prufblatt]1315NotchBendImpactTest—DeterminationofForceandDisplacement;RecommendationsforTestMethodandEvaluation,VerlagStahleisen,Sohnstra?e65,40237Düsseldorf,Germany[4]DVM-Merkblatt01GermanAssociationforMaterialsTesting[DVM]Instrumentationre-quirementsforinstrumentednotchbendtests,DeutscherVerbandfürMaterialforschungundprüfunge.V.,UnterdenEichen87,12205Berlin,Germany[5]LEDWORUSKI.S.,BAMBerlin,Reproducibilityofthevariationsininstrumentedimpacttestdatafromround-robintests.Materialprüfung.1990,32p.10[6]STP563-ASTM“InstrumentedImpactTesting”,dateofpublication1974,ASTM,100BarrHarborDrive,Conshohocken,PA19428-2959,USA[7]VANWALLE,E.,ESISPublication20,1996(EuropeanStructuralIntegritySociety),E-valuatingmaterialpropertiesbydynamictesting,MechanicalEngineeringPublicationsLimited,NorthgateAvenue,BurySt.Edmunds,Suffolk,IP326BWUK[8]ManahanM.P.Sr.,StonesiferR.B.“TheDifferenceBetweenTotalAbsorbedEnergyMeas-uredUsingAnInstrumentedStrikerandThatObtainedUsingandOpticalEncoder,PendulumIm-pactTesting:ACenturyofProgress”,ASTMSTP1380,SiewertT.A.andManahanM.P.,Sr.,Eds.,AmericanSocietyforTestingandMaterials,WestConshohocken,PA,1999[9]KalthoffJ.F.,&.GregorM.Instru