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試樣制備

采用傳統(tǒng)工藝用GB4240型鋸床在42CrMo鋼和Q235H鋼樣坯上分別鋸切出尺寸為55mm×15mm×15mm的6組(每組3個(gè))樣塊，使用BS6065型刨床對樣塊進(jìn)行初加工成形，使用HGCJ-100BJ型沖擊加工中心銑削開V型缺口，缺口底部高度為8mm，分別得到6組尺寸為55mm×10mm×10mm的沖擊試樣。其中：將42CrMo鋼沖擊試樣分別編號(hào)為A1，A2，A3，A4，A5，A6；將Q235H鋼沖擊試樣分別編號(hào)為B1，B2，B3，B4，B5，B6。

采用HGCJ-20型棒材拉伸-沖擊試樣加工中心(以下簡稱為新型加工中心)在42CrMo鋼和Q235H鋼樣坯上分別一步加工出6，18組(每組3個(gè))沖擊試樣，試樣的規(guī)格尺寸與采用傳統(tǒng)工藝流程得到試樣的相同。各取6組42CrMo鋼和Q235H鋼沖擊試樣，采用Z525型立式鉆床在試樣一端鉆孔深為5mm，孔徑為3mm的頂針孔，分別編號(hào)為C1，C2，C3，C4，C5，C6和D1，D2，D3，D4，D5，D6；另取12組Q235H鋼沖擊試樣，按每3組為1份共分成4份，其中1份不鉆頂針孔，該份3組試樣分別編號(hào)為E1，E2，E3，其他3份分別采用Z525型立式鉆床在試樣一端鉆孔深為8，9，10mm，孔徑為3mm的頂針孔。其中，孔深為8mm的3組試樣分別編號(hào)為F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3；孔深為9mm的3組試樣分別編號(hào)為G1，G2，G3；孔深為10mm的3組試樣分別編號(hào)為H1，H2，H3。

取鋼研納克沖擊標(biāo)準(zhǔn)試樣6組(每組3個(gè))，第1組標(biāo)準(zhǔn)試樣不鉆孔，采用Z525型立式鉆床對第2~4組沖擊標(biāo)準(zhǔn)試樣鉆孔深為5mm，孔徑為3mm的頂針孔，對第5組沖擊標(biāo)準(zhǔn)試樣分別鉆孔深為8.5，8.1，9.4mm，孔徑為3mm的頂針孔，對第6組沖擊標(biāo)準(zhǔn)試樣分別鉆孔深為9.5，10.3，10.4mm，孔徑為3mm的頂針孔。

試驗(yàn)方法

按照GB/T 229－2007«金屬材料 夏比擺錘沖擊試驗(yàn)方法»，采用ZBC1501-BZ/2沖擊試驗(yàn)機(jī)對沖擊吸收能量為20.7，27.9J的沖擊標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行室溫沖擊試驗(yàn)，該沖擊試驗(yàn)機(jī)的最大沖擊吸收能量為50J，載荷為68N。采用ZBC2452-2型沖擊試驗(yàn)機(jī)對除上述試樣之外的沖擊試樣進(jìn)行室溫沖擊試驗(yàn)，該沖擊試驗(yàn)機(jī)的最大沖擊吸收能量為300J，載荷為215N。

沖擊標(biāo)準(zhǔn)試樣的比對

 表1 不同沖擊標(biāo)準(zhǔn)試樣沖擊吸收能量的分析結(jié)果

表2 不同標(biāo)準(zhǔn)中標(biāo)準(zhǔn)沖擊試樣沖擊吸收能量的標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍

表1為沖擊標(biāo)準(zhǔn)試樣的沖擊吸收能量分析結(jié)果，可見6組試樣的實(shí)測值與標(biāo)準(zhǔn)值的偏差(簡稱為標(biāo)準(zhǔn)偏差)均符合ISO 148-3(2016)Metallic Materials—Charpy Pendulum Impact Test—Part3：Preparation and Characterization of Charpy V-notch Test Pieces for Indirect Verification of Pendulum Impact Machines和JJG 145—2007«擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)»中對標(biāo)準(zhǔn)偏差的要求(見表2)。此外，第1，2組沖擊標(biāo)準(zhǔn)試樣無論是否有頂針孔，其沖擊吸收能量實(shí)測值和標(biāo)準(zhǔn)值的大小均不受影響；第3，4組沖擊標(biāo)準(zhǔn)試樣沖擊吸收能量的實(shí)測值與標(biāo)準(zhǔn)值較接近；第5，6組沖擊標(biāo)準(zhǔn)試樣頂針孔深度達(dá)到9mm后，試樣沖擊吸收能量的實(shí)測值出現(xiàn)顯著下降，比標(biāo)準(zhǔn)值更低。綜上所述，當(dāng)頂針孔深度為5mm時(shí)，沖擊標(biāo)準(zhǔn)試樣的沖擊吸收能量實(shí)測值不受影響；當(dāng)頂針孔深度不小于9mm時(shí)，沖擊標(biāo)準(zhǔn)試樣的沖擊吸收能量實(shí)測值會(huì)偏低。

沖擊加工試樣的比對

表3，4分別是采用傳統(tǒng)工藝和新型加工中心加工的頂針孔深度為5mm的42CrMo鋼和Q235H鋼沖擊試樣的沖擊試驗(yàn)結(jié)果。

表3 采用傳統(tǒng)工藝加工的42CrMo鋼和Q235H鋼沖擊試樣沖擊試驗(yàn)結(jié)果

表4 采用新型加工中心加工的頂針孔深度為5mm沖擊試樣的沖擊試驗(yàn)結(jié)果

由表3和表4可見，對于42CrMo鋼和Q235H鋼，采用新型加工中心加工的頂針孔深度為5mm的沖擊試樣的沖擊吸收能量實(shí)測平均值和采用傳統(tǒng)工藝加工的沖擊試樣的一致，且測試結(jié)果較穩(wěn)定。

表5 采用新型加工中心加工的不同頂針孔深度的Q235H鋼沖擊試樣的沖擊試驗(yàn)結(jié)果

表5是采用新型加工中心加工的不同頂針孔深度的Q235H鋼沖擊試樣的沖擊試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合表4可見，當(dāng)沖擊試樣一端無頂針孔或頂針孔深度不大于8mm時(shí)，沖擊試樣的沖擊吸收能量實(shí)測平均值較穩(wěn)定，在正常范圍(110~120J)波動(dòng)；當(dāng)頂針孔深度達(dá)到9mm并高于該數(shù)值時(shí)，試樣沖擊吸收能量會(huì)普遍低于正常范圍。

對于42CrMo鋼和Q235H鋼，采用新型加工中心加工的頂針孔深度為5mm的沖擊試樣的沖擊吸收能量實(shí)測平均值和采用傳統(tǒng)工藝加工的沖擊試樣的一致，且測試結(jié)果較穩(wěn)定。

對于沖擊標(biāo)準(zhǔn)試樣和Q235H鋼沖擊加工試樣，當(dāng)沖擊試樣一端無頂針孔或頂針孔深度不大于8mm時(shí)，沖擊試樣的沖擊吸收能量實(shí)測平均值較穩(wěn)定，在正常范圍(110~120J)波動(dòng)；當(dāng)頂針孔深度達(dá)到9mm并高于該數(shù)值時(shí)，試樣沖擊吸收能量實(shí)測平均值普遍低于正常范圍。