Page 58 - 理化检验-物理分册2021年第十期

王 勇: 冲击缺口类型对34CrNi1Mo钢韧脆转变温度的影响

共取30件毛坯料, 按照JB / T8706-2014要求进行 材料存在低温脆性, 即随着温度的降低, 材料的断裂

径向 取 样, 按 照 GB / T229-2007 要 求, 加 工 成 机制由韧性断裂转变为脆性断裂, 表现为冲击吸收
10mm×10mm×55mm 的标准冲击试样。试验 能量明显下降, 断口形貌由纤维状断口转变为结晶

材料34CrNi1Mo钢的化学成分见表1 。 状断口。
表2 V形缺口试样在不同试验温度下的冲击试验结果

Tab 2 Im p acttestresultsofV-notchs p ecimensat

differenttesttem p eratures
试验温度 / ℃ 冲击吸收能量 / J 剪切断面率 / %
20 181 , 180 , 176 100 , 100 , 100
0 151 , 147 , 146 80 , 77 , 74
-20 93 , 92 , 90 45 , 44 , 40
图1 料坯及取样位置示意图
-40 68 , 65 , 57 27 , 23 , 21

Fi g 1 Schematicdia g ramofblankandsam p lin g locations
-60 38 , 36 , 35 11 , 10 , 10
表1 34CrNi1Mo钢的化学成分( 质量分数)

Tab 1 Chemicalcom p ositionsofthe34CrNi1Mo 表3 U形缺口试样在不同试验温度下的冲击试验结果

steel massfraction % Tab 3 Im p acttestresultsofU-notchs p ecimensat

元素 C Si Mn P S Cr Ni Mo Cu differenttesttem p eratures
试验温度 / ℃ 冲击吸收能量 / J 剪切断面率 / %
实测值 0.40 0.26 0.71 0.007 0.004 1.36 1.48 0.27 0.06
20 192 , 190 , 187 100 , 100 , 100
1.2 试验方法 0 176 , 170 , 168 86 , 84 , 77

试验方法按照 GB / T229-2007要求, 将30个
-20 152 , 148 , 143 70 , 65 , 63
试样分成 A 、 B 两组, 每组15个。其中 A 组试样按
-40 124 , 121 , 117 57 , 49 , 46
V 形缺口, 即 KV2 进行试验; B 组试样按 U 形缺 -60 88 , 81 , 80 23 , 17 , 17

口, 即 KU2进行试验。试验在 -60~20 ℃ 之间进
表4 不同试验温度下的冲击试验结果比较
行, 每20 ℃ 为一间隔, 共 5 个温度, 每个温度进行

Tab 4 Com p arisonofim p acttestresultsunderdifferent
3次 V 形缺口冲击试验和3次 U 形缺口冲击试验。
testtem p eratures
试样冷 却 介 质 为 酒 精, 试 样 在 冷 却 介 质 中 保 温
试验 平均冲击吸收能量 / J 平均剪切断面率 / %
10min后开始试验。整个试验过程均使用同一冲

温度 / ℃ K U2 K V2 U 形缺口 V 形缺口
击试验机, 并配备R2的刀刃和300J的摆锤。试验

20 190 179 100 100

后, 用10×放大镜观察试样断口。按照 GB / T229
0 171 148 82 77
-2007附录 C测量断口剪切断面率, 以剪切断面率
-20 148 92 66 43
为50%时所对应的温度作为该材料的韧脆转变温
-40 121 63 51 24
。
度, 即F ATT50
-60 83 36 19 10
2 试验结果与分析
利用 Ori g in软件对不同缺口类型的冲击吸收
2.1 试验结果 能量进行拟合, 如图2所示。由图2可知, 同一温度
V形缺口冲击试样在不同试验温度下的冲击吸收 下, V 形缺口冲击吸收能量小于 U 形缺口冲击吸收
能量及剪切断面率见表2 。 U 形缺口冲击试样在不同 能量。冲击试验过程, 材料主要发生弹性变形、 塑性
试验温度下的冲击吸收能量及剪切断面率见表3 。 变形、 断裂等3个过程。由于 V 形缺口的根部曲率
2.2 分析与讨论 半径小, 更容易造成应力集中, 导致 V 形缺口的冲
不同试验温度下 V 形、 U 形缺口试样的冲击吸 击吸收能量较 U 形缺口的小。
收能量与剪切断面率结果见表 4 。由表 4 可知, 无 利用 Ori g in软件对不同缺口类型的剪切断面
论是 V 形缺口还是 U 形缺口, 冲击吸收能量及剪切 率进行拟合, 如图3所示。由图3可知, 剪切断面率
断面率均随着试验温度的降低而下降。主要是因为 随温度的变化趋势与冲击吸收能量随温度的变化趋
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