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摘要：通过测量金属材料的冲击吸收能量并分析测量结果得到相关质量数据，夏比冲击就是这样一种为确定金属材料受到负荷的能力而开发的一项实验，他可以将这一能力量化为数据，并以此来作为选择相对应的适用材料的指标，或是作为研发新材料的依据。当材料被确定冶金质量、热加工质量和韧脆转变温度后，冲击的能量K会显仪器设备上。本文通过分析其标准制定、试验设备要求和范围来研究这一传统的力学性能试验方法。
关键词：夏比冲击、金属材料
引言
夏比冲击是当今被应用最为广的试验方法，大多用于评定材料能够受到荷载冲击的能力或是说上限，它是一种动态试验，主要特点在于实行起来简单方便快捷。当下的第二产业极度高速发展使得制造者和研发人员对于金属的要求也逐步提高，而以往曾有许多事故的发生是由于诸如金属疲劳这一些有关于金属本身特性受限而发生的，也是人们对此未曾注意到的点。但是由于不同的金属材料差异过大，很难有一个统一的测量标准、测量方法，如拉伸试验无法测量出材料对缺口的敏感程度和韧脆性。在这种情况下，夏比摆锤冲击试验作为可以测量出金属材料的受冲击极限，是十分重大的发现，必须被仔细的反复试验研究，争取尽量完整的掌握这一试验的优缺点以及不确定因素。
1 夏比摆锤冲击试验
首先，夏比摆锤冲击试验可以评定的范围有：材料的韧性以及脆性、材料的冶炼质量、加工质量和材料对冲击载荷的敏感性。材料韧性也分为多种，如冲击韧性、断裂韧性等等，差韧性材料较容易因突然发生的脆性断裂而影响整体机器，用作测试冲击韧性的多种实验中，夏比摆锤试验是最为传统的一种。本文中的金属材料夏比摆锤冲击试验研究主要用的试验机器是名为数控式摆锤冲击试验机的检测机器，其精密度是被绝对保障的。其原理是利用指针式金属摆锤冲击试验机，在恒定室温下打击机器背对放置的两个支座间的U或V型缺口，后冲击能量即为摆锤前后的势能差[1]。
2 冲击试样准备、过程
根据GB/T229-2007《金属材料 夏比摆锤冲击实验方法》，实验为在冲击试验机两支架间防止背对支架的试验金属材料，后放下规定高度的摆锤，最后读取显示的数值。据标准。实验环境要求在18-22℃之间，所选用的小摆锤量程在1-150J之间，试样要求。长度在54.40mm-55.60mm之间，宽度在9.89mm-10.11mm之间，高度在9.925mm-10.075mm之间，偏差必须在以上的数值之内。测试前要检测监测设备的钳口和摆锤固定情况，并测试摆锤空打的空载能耗，保证误差最小。此外，试验样品必须放置在试验机砧座和锤刃缺口正中间对称位置，紧贴放置，偏离中点的误差应小于0.5mm。否则实验结果将作无效处理。对于高温类实验，例如温度不超过200的高温试验，试样材料应该受限提前在-2至2℃的液池中浸泡10分钟以上，而高于200摄氏度的试验要在-5到5摄氏度的液池中浸泡20分钟以上。浸泡后到开始试验间隔不得超过2秒。
试验用标准设备必须遵循国家或者国际的标准，每过一定周期校准、进行检查安装；摆锤的刀刃半径由于对低能量冲击试验有一定影响，因此分为2mm和8mm两种摆锤进行不同的试验，具体参考相关的产品标准。
试验设备为数控式摆锤冲击试验机，量程为0-150J，分辨力是1J，冲击试样是Q235B材质试板。
试样用V型缺口，大小为10mm x 10mm x 55mm ，在室温恒定处进行试验，温度的影响因较小，忽略不计。
数学模型：令AKV为吸收功的数值，X为读出值，得到 AKV=X。
3 实验结果的评定
据标准规定，试验后的读取数值应是在0.5J中的最小值，试样显示出的K应小于初始势能的百分之八十，同时要大于试验机最小分辨率的25倍。若是超过了，则应在试验报告中说明，若因试验机打击能量不足，试样未断裂，也应注明，而若试验中摆锤卡在式样上则视为无效试验，则应重新开始。一个试样不可以重复用作多次试验，实验数据必须保留两位小数，冲击吸收能量最好读在能量范围的百分之0.25。多次进行实验或者有未断裂的情况时，若试样处于未断裂状态但是数值显示不超过试验机能力的80%则可以算进其他测试成功的一类，可以进行后续数值平均[2]。
韧脆性的转化温度可以通过下列几种依据判断：数据显示要到达某特定值、能量要超过某一平台上的数值、剪切断面率应超过某一数值、侧膨胀量必须达到某一数值。
关于晶状断面率和纤维状的测定通常采用对比法，或者是游标卡尺、放大测定和卡片测定。对比测试法和游标卡尺测试法属于简便易行的方法，被使用最广泛。剩下的，如放大测定法是作为仲裁测定进行使用的。而当游标卡尺测定的材料断裂形状不规则无法分类是，可以根据具体情况分划为多个正方形、平行四边形等，再测量进行计算出总面积大小，并计算出品状、纤维状断面率。最后的品状、纤维状断面率修约到1%，侧膨胀值保留两位小数。
4 不确定因素
测量，是通试验来合理的给与某未知量值的一个过程，在其中，因为测量工作人员、测量方法和程序以及设备的不同，还有操作差异，测量经常会有误差，多人测量会导致测量值含有分散性。通常的试验于一般的室温下进行，经取摆、试样、退销和冲击步骤后即可读取实验的结果数据，数据会显示仪表盘、电脑或者设备的分度盘上。一般情况下，试验会为了确定一个精确值而进行多次的多人重复试验，但这有时反而还会增添不确定因素；所实验用的数控式摆锤冲击试验机或是其他专用机器本身数据无法做到绝对精确，只能具体到一定地步；第三是试验人员在读取数据时，若指针盘上的指针位于两数值之间，那么读取就会产生不准确，多人叠加，不准确度也会增加；最后一点就是室温下的微量的温度变化，但是一般实验地点是在恒温室，对测量结果的影响并不会太大。
5 结语
夏比摆锤冲击试验分为普通冲击试验以及仪器化冲击试验，两者具有不同执行标准和方法要求。但总体上，两者具有共同点，那就是都是依据GB/T229-2007《金属材料 夏比摆锤冲击实验方法》进行的，并且不同于欧洲版本的规定，GB/T229-2007明文标出了实验中的仪器化实验方法的有关规定。夏比冲击试验是一类传统的通用实验方法，用于评定金属材料品质和测量其吸收承受能量的数据、敏感性。其下分支的两种测试方法中，普通冲击试验能表示出材料的脆化过程，从而反映金属材料品质，而仪器化的方法则是通过力位移曲线等特征测试出金属材料的断裂特性和变形程度以及弹性，总体用于表现材料的韧脆性。此外，表明在标准文件中的要求都应一丝不苟的实践到位，确保试验准确性。
参考文献：
[1]王燕，路通，姚强，朱宇宏，王琼.金属基复合材料夏比冲击试验结果的影响因素与不确定度研究[J].计量与测试技术，2016，43（10）：39-42.
[2]张君，朱凤德，李硕，赵志远.欧洲和我国有关金属材料夏比摆锤冲击试验方法标准的对比[J].铁道技术监督，2014，42（10）：50-52.