硬质橡胶塑料低温脆性冲击试验机对材料的要求

好的，低温脆性冲击试验机（如常见的夏比Charpy冲击试验机）对材料制备的要求非常严格和具体。试样制备的质量直接决定了试验结果的准确性、重复性和可比性。

以下是材料制备的核心要求，主要基于ASTME23、ISO148、GB/T229等国内外通用标准：

一、核心原则

制备过程的总原则是：不能因加工（如过热、严重变形、加工硬化等）而改变材料本身的微观组织和力学性能，尤其是缺口根部区域的性能。

二、具体要求详解

1.取样位置与方向(SamplingLocationandOrientation)

重要性：材料的性能（尤其是韧性）具有各向异性，例如轧制或锻造材料纵向、横向和高向的性能差异很大。

要求：

必须在技术协议或标准中明确规定取样的位置（如距表面的距离、钢板的1/4处等）和方向（如LT、TL等）。

必须在试验报告中清晰记录取样位置和方向。

示例：LT表示试样长度方向（冲击方向）平行于轧制方向（L），缺口方向垂直于轧制方向（T）。

2.试样尺寸与公差(DimensionsandTolerances)

重要性：冲击功是绝对值，尺寸的微小偏差会显著影响结果的准确性。标准试样才能进行数据比对。

要求：

严格遵循标准：必须严格按照所执行的标准（如ASTME23或GB/T229）来加工试样尺寸。最常见的标准夏比V型缺口冲击试样尺寸为55mmx10mmx10mm。

高精度公差：对长度、宽度、高度、缺口下的剩余厚度（通常为8mm）都有严格的公差要求（通常为±0.02mm到±0.1mm）。尺寸超差是导致试验无效的常见原因。

常见类型：除标准尺寸外，还有小尺寸试样（如7.5mmx10mmx10mm,5mmx10mmx10mm），但使用小尺寸试样得出的数据不能直接与标准试样数据对比，通常需要换算或特别说明。

3.缺口加工(NotchMachining)

这是制备过程中最关键的环节。缺口的作用是产生应力集中，引导裂纹在该处萌生。缺口的质量直接决定了应力集中的程度。

缺口类型：是V型缺口（CharpyVnotch,CVN）和U型缺口（Keyholenotch已较少使用）。

加工要求：

形状与角度：V型缺口角度必须为45°±2°，根部半径必须为0.25mm±0.025mm。这个半径非常小，对加工刀具要求。

加工方法：必须使用专用的缺口刨床或缺口铣床来加工，严禁使用普通砂轮或锉刀手工制作，因为无法保证根部半径和角度的精度，且极易造成加工硬化或微裂纹。

表面质量：缺口根部应光滑，无与缺口轴线平行的明显划痕。加工时应使用充足的冷却液，避免因过热改变材料性能。

位置：缺口应位于试样宽面的中心线上，偏差不能超过规定值（如0.1mm）。

4.表面粗糙度与加工损伤(SurfaceRoughnessandMachiningDamage)

重要性：表面的刀痕、划伤、微裂纹都会成为额外的应力集中点，提前引发断裂，导致测得的冲击功偏低。

要求：

试样表面，特别是缺口根部及其附近区域，应达到一定的光洁度（通常粗糙度Ra值不大于3.2μm，对缺口根部要求更高）。

加工的最后阶段应采用精磨或精刨，去除前道工序留下的变形层和损伤层。

试样表面不应有氧化皮、脱碳层。对于热处理后的材料，必要时需通过机加工去除表面脱碳层，并确保测试区域能代表材料本体性能。

5.热处理与状态(HeatTreatmentandCondition)

重要性：冲击韧性对材料的微观组织极其敏感。

要求：

试样应在最终热处理状态下进行加工和测试。除非另有规定，所有热处理都应在试样机加工完成之前进行。

如果机加工后必须进行热处理（如去应力退火），必须严格控制工艺，确保不会改变材料的显微组织，并且要记录在报告中。

试样应代表交付材料的实际状态。

6.数量与标识(QuantityandIdentification)

数量：由于冲击试验数据存在一定的分散性，通常同一组试验至少需要3个有效试样，以计算平均值。

标识：每个试样都应有清晰、标识（如打钢印或刻号），但不能在缺口附近或支撑梁接触区域标识，以免影响试验结果。

三、制备流程总结

一个规范的制备流程如下：

1.明确标准：确定遵循哪个标准（ASTM,ISO,GB等）。

2.取样：按规定位置和方向从材料上截取坯料。

3.热处理：对坯料进行所需的热处理（如需）。

4.粗加工：将坯料铣或磨到比最终尺寸稍大（如留0.5mm加工余量）。

5.精加工：

精磨或精铣到最终尺寸，保证四面互相垂直，表面光洁。

使用专用缺口加工设备加工缺口，确保角度和根部半径符合要求。

6.检查：

使用投影仪或工具显微镜严格检查试样尺寸，特别是缺口角度和根部半径。

肉眼或低倍显微镜检查表面是否有加工缺陷。

7.清洁：清洗试样，去除油污和金属屑。

8.试验：立即进行试验，或妥善保存以防锈蚀和损伤。

特别注意：低温试验的附加要求

对于低温脆性试验，试样制备本身与常温试验无异。

关键在于试样在低温介质（如酒精+液氮）中充分保温，确保整个试样体积达到并稳定在目标温度。

从低温槽取出到完成冲击的转移时间要非常短（通常规定<5秒），以防试样温度回升。

总之，精度和避免材料性能改变是试样制备的核心。任何疏忽都可能导致数据失真，使昂贵的测试失去意义。因此，强烈建议由经验丰富的操作人员在专用设备上完成。