ASTM E23金属材料缺口杆冲击试验

美国材料与试验协会（ASTM）制定的《ASTM E23金属材料缺口棒冲击试验标准试验方法》标准描述了夏比（简支梁）试验和伊佐德（悬臂梁）试验以及金属材料缺口棒冲击试验的试验方法。

该标准包含以下内容：试样、试验程序、试验报告、试验机、夏比冲击试验机的验证、可选试样配置、试样方向的确定以及剪切断口形貌的确定。此外，该标准还提供了缺口试棒冲击试验的重要性以及冲击中心测量方法的信息。这些试验方法并未解决在低于-196°C的温度下进行冲击试验的相关问题。

就本标准而言，适用以下术语和定义：

• 跌落高度是自由悬挂位置和闩锁位置之间的冲击垂直距离的中心。
• 吸收能量是单次摆锤摆动使样品断裂所消耗的功，由补偿指示装置测量。
• 直接验证是确保所有可能影响测量的吸收能量的部件都在规定的尺寸公差范围内的过程。
• 自由悬挂位置是钟摆停止摆动后的位置，此时势能和动能均为零。
• 自由摆动是指示装置记录的摆锤从棘轮位置开始的连续（无试样）摆动。
• 间接验证是确保测试一组验证样品的平均吸收能量与认证吸收能量在指定公差范围内相对应的过程。
• 闩锁位置是摆锤在释放机构中被释放以进行测试之前的位置。
• 横向膨胀是指冲击试验导致试样厚度增加的最大值（以毫米为单位）。横向膨胀是衡量延展性的指标。
• 节距容量是指给定摆锤设置下的最大可用能量。对于单节距机器，这对应于机器容量。
• 剪切断裂外观是试样在剪切（稳定）模式下失效的断裂表面的数量（以百分比表示）。

冲击试验的基本特征是：合适的试样（可识别出几种不同类型的试样）、一系列砧座和试样支架（试样放置在这些砧座和试样支架上以接收移动质量的冲击）、放置在其路径上的具有足够能量以使试样断裂的移动质量，以及用于测量断裂试样所吸收的能量的指示装置。

这些冲击试验方法尤其适用于金属在受到单次力作用时的行为，该力会诱发与缺口相关的多轴应力，同时伴随高加载速率，以及在某些情况下的高温或低温。对于某些材料和温度，缺口试样的冲击试验结果与使用经验相结合，已被发现可以准确预测脆性断裂的可能性。

应根据适用规范的规定从材料中取样。标准图中所示的样品是最常用的，通常令人满意。它们特别适用于黑色金属（铸铁除外）。

夏比冲击试样的名称包括“V”型缺口和“U”型缺口。小孔缺口试样与“U”型缺口类似，但缺口宽度不超过1,6毫米。图中所示为通常适用于粉末冶金材料的试样。粉末冶金冲击试验试样应按照ASTM B925标准制造。这些材料的冲击试验结果受试样方向影响。因此，除非另有规定，试样在试验机中的放置位置应使摆锤撞击的表面与压缩方向平行。粉末冶金材料的冲击试验结果报告为无缺口时的吸收能量。

缺口棒冲击试验是一种用于测量材料在断裂前遭受突然撞击时能够吸收多少能量的方法。它常用于测定金属的韧性，尤其是在冲击或冲击载荷条件下。该试验在评估材料在碰撞或爆炸等高应力条件下的性能时尤为重要。该试验使用摆锤或摆锤敲击缺口金属棒（试样）。缺口是在金属棒上预先切出的凹槽，用于形成最容易发生断裂的薄弱点。该试验测量材料在断裂过程中吸收的能量。试验的主要目的是：

• 评估材料的脆性或延展性。
• 确定材料在动态或突然负载条件下（例如碰撞、跌落、爆炸）的性能。
• 找到金属（尤其是钢）从延展性到脆性的转变温度。

这些测试中通常使用以下两种方法：

• 夏比冲击试验：将试样水平支撑，用锤子敲击缺口的另一侧。
• 悬臂梁冲击试验：垂直压缩试样，锤子敲击缺口的同一侧。

这些测试在以下方面被认为很重要：

• 它确保关键结构（桥梁、船舶、管道）的材料安全。
• 有助于防止在撞击或低温条件下发生灾难性故障。
• 协助材料选择和质量控制。

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