Page 34 - 理化检验-物理分册2022年第七期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202207005

试样厚度对结构钢冲击韧性的影响

许天旱,周翻身,罗皓荣

( 西安石油大学 材料科学与工程学院,西安 710065 )

摘 要: 采用冲击试验及扫描电镜分析等方法研究了室温下试样厚度对 U165 和 Q275 结构钢
夏比摆锤冲击吸收能量的影响。结果表明: 相对较薄的试样不存在冲击载荷突降现象, 但试样厚度

为20mm 的 Q275 钢的冲击载荷突降高达 80% 以上; 当试样厚度 ≤10mm 时, 冲击吸收能量随试

样厚度的增加总体呈线性变化, 但不同材料冲击吸收能量随厚度变化的比例系数显著不同; 当试样

厚度 >10mm 时, 冲击吸收能量随厚度增加偏离了线性规律; 此外, 随着厚度的增加, 不同材料冲
击吸收能量的增量和断口形貌显著不同, 这归因于材料的冲击韧性及其冲击断裂机制不同。对于
厚度不满足标准试样的材料, 标准试样的冲击吸收能量可通过测试不同厚度的非标试样, 然后再用
拟合公式计算得到。

关键词: 结构钢;冲击吸收能量;试样厚度;断口形貌

中图分类号: TG113.25+4 文献标志码: A 文章编号: 1001-4012 ( 2022 ) 07-0018-05

Theinfluenceofsam p lethicknessontheim p acttou g hnessofstructuralsteel

XUTianhan , ZHOUFanshen , LUOHaoron g

( SchoolofMaterialsScienceandEn g ineerin g , Xi ’ anShi y ouUniversit y , Xi ’ an710065 , China )

Abstract : Theeffectofsam p lethicknessonchar pyp endulumim p actener gyabsor p tionofU165andQ275

structuralsteelsatroomtem p eraturewasstudiedb y im p acttestandscannin gelectron microsco pyanal y sis.The

resultsshowthattherewasnosuddendro pofim p actloadinrelativel ythinsam p les , buttheim p actloadsudden

dro pofQ275steelwith20mmsam p lethicknesswasmorethan80% ; whenthethicknessofthesam p lewasless

than 10mm , theim p actabsor p tionener gychan g edlinearl ywiththeincreaseofthethicknessofthesam p le , but

thep ro p ortioncoefficientoftheim p actabsor p tionener gychan g ed withthethicknessofdifferentmaterialswas

si g nificantl ydifferent ; whenthesam p lethicknesswasg reaterthan10mm , theim p actabsor p tionener gydeviated

fromthelinearlaw withtheincreaseofthickness ; inaddition , withtheincreaseofthickness , theincrementof

im p actabsor p tionener gyandfracture mor p holo gyofdifferentmaterialsweresi g nificantl ydifferent , which was

attributedtothedifferentim p acttou g hnessandim p actfracturemechanism ofmaterials.Forthematerialwhose

thicknessdidnotmeetthestandardsam p le , theim p actabsor p tionener gyofthestandardsam p lecouldbeobtained

b y testin g thenon-standardsam p leswithdifferentthicknessesandthencalculatin gb y fittin g formula.

Ke y words : structuralsteel ; im p actabsor p tionener gy ; sam p lethickness ; fracturemor p holo gy
钢材的力学性能如强度、 韧性等被视为衡量材 受冲击载荷时抵抗断裂的能力, 揭示了材料的变脆
料结构安全的重要指标。冲击韧性能够反映材料经 倾向, 在工程实践中具有重要意义。
材料的冲击韧性与其微观组织及所在的服役环
收稿日期: 2021-11-29 境密切相关, 主要包括晶粒尺寸 [ 1 ] 、 第二相颗粒含量
项目基金: 石油管材国家重点实验室资助项目( 223117007 ); 中 [ 2 ] [ 3-4 ] [ 5-6 ]
和分布 、 工件尺寸 、 材料加工的热处理方式
国石油天然气集团公司科学研究与技术开发项目( 2016-A3905 ); 西 [ 7-8 ]
以及温度 等, 其中工件尺寸对钢材脆性和韧性测
安石油大学《 材料科学与工程学院》 省级优势学科( YS32030203 ); 研
量结果有显著的影响 [ 9-10 ] 。研究结果表明: 当试样
究生创新与实践能力培养项目( YCS20121018 )
具有相对较大的横截面时, 其往往呈现脆性断裂; 当
作者简介: 许天旱( 1971- ), 男, 教授, 主要从事材料力学性能与
试样具有相对较小的横截面时, 其倾向于呈现韧性
表征工作, xutianhan@xs y u.edu.cn
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