[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公布说明书
[11]公开号CN 101592569A [43]公开日2009年12月2日
[21]申请号200910062808.1[22]申请日2009.06.23
[21]申请号200910062808.1
[71]申请人武汉钢铁(集团)公司
地址430083湖北省武汉市青山区厂前2号门
[72]发明人凃应宏 李荣锋 彭志英 张彤 邝兰翔 [74]专利代理机构北京市德权律师事务所代理人周发军
[51]Int.CI.G01N 1/28 (2006.01)G01N 3/62 (2006.01)B24B 7/10 (2006.01)
B24B 19/02 (2006.01)
权利要求书 2 页 说明书 8 页 附图 4 页
[54]发明名称
[57]摘要
本发明涉及力学性能测试领域，公开了一种夏
比V型缺口标准冲击试样加工方法。采用高韧性钢
板作为标样原料将其加工成宽度56mm、厚度10.5mm 的毛坯料，用平面磨床对其外表面进行磨削，使表
面粗糙度Ra≤1.6μm，沿长度方向分割成半成品；
采用高精度光学曲线磨床在半成品中部按规定开V
型缺口；接着将已经开好V型缺口的半成品沿长度
方向每间隔11mm再次进行分切；用平面磨床将样品
宽度最终加工为10mm±0.05mm。本发明所述方法制
作的标样，其几何尺寸尤其是V型缺口部位的加工
质量优于国标GB/T18658－2002的规定；外形公差
特别是缺口对中性能够保持严格一致，为进一步减
小标样能量波动范围创造了客观条件。
200910062808.1权 利 要 求 书第1/2页 1.一种夏比V型缺口标准冲击试样的加工方法，其特征在于，按照下述步骤进行加工：
步骤一，采用高韧性钢板作为标样原料，首先将其加工成宽度56mm、厚度10.5mm的毛坯料，为保证后续加工精度，该毛坯料留有一定的加工余量；
步骤二，采用平面磨床对毛坯的四个外表面，即厚度方向与长度方向构成的两个外表面及其由宽度方向与长度方向构成的两个外表面进行磨削加工，使毛坯各面的粗糙度R a≤1.6μm，随后将加工好后的毛坯沿长度方向切割为厚度为10mm±0.05mm，宽度为55-0.100.00mm的半成品； 步骤三，采用高精度光学曲线磨床在半成品的中部按照GB/T18658-2002中的规定开V型缺口，缺口处横截面高度为8mm±0.05m m，缺口角度为45°±1°，缺口底部曲率半径为0.25m m±0.025mm；缺口面上的表面粗糙度R a≤1.6μm；
步骤四，将已经开好V型缺口的半成品再次沿长度方向每间隔11mm进行分切，分切好的半成品的宽度为10.5mm，厚度为10mm±0.05mm，长度为55-0.100.00mm；
步骤五，将分切好的半成品采用平面磨床对其切割面进行磨削，使切割面的粗糙度R a≤1.6μm，将样品宽度最终加工为10mm±0.05mm，这样分切好的半成品最终被加工为标样成品。
2.一种夏比V型缺口标准冲击试样的加工方法，其特征在于，按照下述步骤进行加工：
步骤一，采用高韧性洁净船板钢作为标样原材料。首先对其进行正火处理：加热温度为850℃～980℃，保温1～2小时后放置5个月以上进行人工时效后，加工成宽度为56mm～58mm，厚度为10.5mm～13mm 的毛坯料，毛坯料留有2mm～3mm的加工余量；
步骤二，采用平面磨床对毛坯的四个外表面，即由厚度方向与长度方向构成的两个外表面及其由宽度方向与长度方向构成的两个外表面进行磨削加工，使毛坯各面的粗糙度R a≤1.6μm，随后将加工好后的毛坯沿长度方向切割为厚度为10mm±0.05mm，宽度为55-0.100.00mm的半成品；
200910062808.1权 利 要 求 书 第2/2页
步骤三，采用高精度光学曲线磨床在半成品的中部按照GB/T18658-2002中的规定开V型缺口，缺口处横截面高度为8mm±0.05m m，缺口角度为45°±1°，缺口底部曲率半径为0.25m m±0.025mm；缺口面上的表面粗糙度R a≤1.6μm；
步骤四，将已经开好V型缺口的半成品再次沿长度方向每间隔11mm进行分切，分切好的半成品的宽度为10.5mm，厚度为10mm±0.05mm，长度为55-0.100.00mm；
步骤五，将分切好的半成品采用平面磨床对其切割面进行磨削，使切割面的粗糙度R a≤1.6μm，将样
品宽度最终加工为10mm±0.05mm，这样分切好的半成品最终被加工为标样成品。
3.如权利要求1或2所述的一种夏比V型缺口标准冲击试样的加工方法，其特征在于，
步骤四为，将已经开好V型缺口的半成品采用线切割再次沿长度方向每间隔11mm进行分切，分切好的半成品宽度为10.5mm，厚度为10mm ±0.05mm，长度为55-0.100.00mm。
200910062808.1说 明 书第1/8页一种夏比V型缺口标准冲击试样的加工方法
技术领域
本发明涉及力学性能测试领域，具体应用于摆锤式冲击试验机计量领域。
背景技术
冲击试验机是力学性能测试最频繁使用的通用设备，为保持试验机测量示值的准确性，试验机必须进行校验以确定设备的准确性符合相关要求。目前发达国家和国际标准化组织I S O都要求每年用冲击功标准偏差小于5％的V型缺口冲击标样来校验冲击试验机。实践证明冲击标样对于验证冲击机的精度是有效的，采用标样可以发现冲击机存在的各种问题：例如试验机支座间距偏大；试验机支座位置与摆锤打击中心偏离等；因此定期采用开V型缺口冲击标样校验冲击机是必要的。 美国早在上世纪60年
代就提出用冲击标准样品校验冲击试验机，并由美国陆军研制出夏比V型缺口冲击标准样品进行试用，目前美国的冲击标准样品分低、高和超高等三个能量级，其标准偏差在2％～4％之间；法国20世纪90年代也批量制作出冲击功变异系数小于5％的V型缺口冲击标样，并制定标准要求用标样校验冲击试验机。在新修订的G B/T18658-2002《摆锤式冲击试验机检验用夏比缺口标准试样》和GB/T3808-2002《摆锤式冲击试验机的检验》中都明确规定需采用标准冲击试样来校准试验机。目前国内宝钢采用热轧低碳钢板制作了开V型缺口的内控冲击标样，该标样的实物水平变异系数小于3％，在实际应用中发挥了一定作用。但宝钢标样V型缺口部位的加工质量与国标G B/T18658-2002的规定尚存在一定差距，主要不足在于V型缺口的角度、外形和根部光洁度等指标不理想。
应该注意到：由于V型缺口试样在动态断裂时缺口根部的应力状态非常复杂，试样断裂时裂纹扩展路径的不确定性与试样自身组织的不均匀造成冲击功的波动范围较大，因此研制符合要求的V型缺口冲击标样
200910062808.1说 明 书 第2/8页存在较大技术难度。为满足技术要求，不仅要选择自身组织较为稳定的标样材料，与此同时尽量降低样本外形间的差异也是非常重要的，这其中V型缺口的加工质量极为关键。如果采用普通冲击试样的加工工艺(铣刀或拉刀)加工V型缺口难以确保加工质量满足GB/T18658-2002的要求，主要不足在于缺口的深度、角度、外形和根部光洁度等指标不理想，因此需要在标样的加工工艺上采取一些特殊措施。这在很大程度上增加了标样的加工成本，降低了加工效率。
为了避免V型缺口标样能量波动过大的缺点，简化制作工艺，近年来，国内钢铁研究总院也开发出了弧型(拱型)缺口冲击标准样品。但应注意到，弧型标样的冲击过程与普通冲击试样的日常检验方式并未保持严格一致，实际应用也表明该标样对某些设备缺陷缺乏足够的敏感性(如试样支座间距偏大、试样对中不良等)。另外在美国标准技术研究院(简称NIST)提供的指导性文件《Installing，Maintaining，and Verifying Your Charpy Impact Machine》明确指出：由于利用标样在检定过程中存在“补偿性误差”，即标样对设备的某些缺陷，如试样对中不良、锤头对中不良、摆臂弯曲等缺乏足够的敏感性，如果单纯依靠标准冲击能量值K R 对设备进行检定，其结果会偏于宽松。为了全面评价设备的工作状态，需要进行冲断试样的断后检查，在该文件中详细介绍了标样的断后检查项目。项目涉及砧座磨损(w o r n a n v i l s)、试样对中不良(O f f-C e n t e r Specimen)、锤头对中不良(Off-Center Striker)等诸多方面。可是由于弧型标样自身的特点，其在室温或低温条件下未能分离成独立的两部分，就无法对其进行“断后检查”，这也是阻碍弧形标样大规模推广使用的重要因素。
现有技术在实际应用中存在以下缺点：
1.目前国内采用的弧型标样严格意义上并不符合G B/T18658-2002的技术要求，该样品不仅在外形上不满足G B/T18658-2002的规定，更重要的是其在冲击过程中无法实现真正的断裂，从标样对中直至标样冲过钳口，标样与试验机两者之间的真实状态与日常工况存在明显差异。由于该标样主观上忽略了材料断裂对其自身和设备所造成的影响，造成
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