🔩 金属的吸收能量——夏比冲击试验（V型和U型缺口试样，摆锤冲击试验机）
三句话速览
尺寸为55 mm × 10 mm × 10 mm、带V型缺口（45°，深2 mm，根部半径0。该检测依据 PN-EN ISO 148-1:2017-02 + Ap1:2025-12；标准试样：长55 mm，边长10 mm的正方形截面，缺口位于长度中部。整个程序共 8 个步骤；主要用于：结构钢和钢铁产品的验收（规定温度下的吸收能量KV）、通过不同温度下的系列试验确定韧脆转变温度、焊接接头检验：取自母材、焊缝和热影响区的试样。
要点速览
- 标准: PN-EN ISO 148-1:2017-02 + Ap1:2025-12
- 类别: 材料与无损检测
- 操作步骤数: 8
- 标准试样: 长55 mm，边长10 mm的正方形截面，缺口位于长度中部
- V型缺口: 张角45°，深2 mm，根部半径0.25 mm
- U型缺口: 根部半径1 mm（另有规定除外）
概述
本标准规定了夏比冲击试验（V型缺口和U型缺口）方法，用于测定金属试样断裂时吸收的能量；不包括ISO 14556所述的仪器化试验。试验是用摆锤一次冲击使带缺口的试样断裂；缺口具有规定的几何形状，位于两支座之间的中部，在冲击点的对面一侧。
由于许多金属材料的冲击韧性取决于温度，试验在规定温度下进行；在非室温下，试样在受控条件下加热或冷却。夏比试验常用作高通量的常规“合格/不合格”验收试验；而在研究和设计工作中，则分析能量值以及试样是完全断裂、部分断裂还是仅发生塑性变形。用不同摆锤刀刃半径的试验机和不同形状试样得到的结果不能直接比较——因此，除符合ISO 148外，完整报告试验机类型、试样类型以及试验后试样状态至关重要。
经PCA认可从事夏比摆锤冲击试验机校准的罗兹地区计量局（Okręgowy Urząd Miar w Łodzi）介绍了“直接”检定方法：吸收能量按摆锤在初始位置（角α，通常为150°–160°）与最终位置（角β）之间势能之差计算，公式为K = Fg · l · (cos β − cos α)，其中Fg为摆锤重力，l为摆长；最常用的试验机标称能量为300 J。
已阅读修改单Ap1:2025-12的内容（2026年9月22日）。共三处修改，均在附录E（资料性附录，关于不确定度）中：公式E.6中的符号uKV改为νKV，表E.2的语法修正，以及表E.3中的符号u(KV)改为U(KV)。这些修改均不涉及试验要求或结果——在本知识库所介绍的Ap修改单中，这是唯一纯属编辑性的修改。
方法原理
带缺口的试样自由放在两个支座上，靠在砧座上，使缺口对称面位于两砧座中间平面0.5 mm以内。释放的摆锤以刀刃在缺口对称面上、在缺口对面一侧冲击试样，一次冲击使其断裂。摆锤能量的一部分被试样吸收，其余部分使摆锤升至角β，该角度是试样抗冲击能力的量度——角度越小，试样吸收的能量越多。结果从以度或直接以能量单位分度的试验机刻度盘读取，并对摩擦损失进行修正。能量记为KV或KU，下标2或8表示刀刃半径（如KV2）。除吸收能量外，通常还测定侧膨胀值和剪切断面率。
应用领域
- 结构钢和钢铁产品的验收（规定温度下的吸收能量KV）
- 通过不同温度下的系列试验确定韧脆转变温度
- 焊接接头检验：取自母材、焊缝和热影响区的试样
- 评价热处理和材料时效的影响
- 用直接法校准和检定摆锤试验机（计量机构、校准实验室）
关键参数
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 标准试样 | 长55 mm，边长10 mm的正方形截面，缺口位于长度中部 |
| V型缺口 | 张角45°，深2 mm，根部半径0.25 mm |
| U型缺口 | 根部半径1 mm（另有规定除外） |
| 小尺寸试样 | 厚度7.5 mm、5 mm或2.5 mm，用于无法取标准试样时 |
| 摆锤刀刃 | 半径2 mm或8 mm——以下标记录（KV2、KV8、KU2、KU8）；两种刀刃的结果可能不同 |
| 试验机标称能量 | 制造商给定的值；最常用的试验机为300 J（罗兹地区计量局的数据） |
标准
- 标准编号
- PN-EN ISO 148-1:2017-02 + Ap1:2025-12
- 标准名称（波兰语）
- Metale — Próba udarności sposobem Charpy'ego — Część 1: Metoda badania
- 标准名称（英语）
- Metallic materials — Charpy pendulum impact test — Part 1: Test method
分步操作程序
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试样制备
制作长55 mm、截面10 mm × 10 mm、带V型或U型缺口的试样；无法取标准试样时，使用小尺寸试样（7.5 / 5 / 2.5 mm）。缺口应仔细加工，使根部无加工痕迹；缺口对称面垂直于试样纵轴。经热处理的材料：精加工和开缺口在最终热处理之后进行。
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标记
试样可在不与支座、砧座或刀刃接触的表面上标记，标记位置应使标记引起的变形和不连续不影响吸收能量。
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摩擦检查
每天首次试验前检查摩擦吸收的能量：不放试样释放摆锤，读取升角β1（或K1），然后不将指针回零进行第二次摆动，读取β2（K2）；指针摩擦损失p = M(cos β1 − cos β2)或p = K1 − K2。
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轴承和空气阻力损失
测得β2后，将摆锤回到初始位置，不将指针回零即释放，使其完成10个半摆；第11个半摆开始后，将指针移到约量程的5 %处，记录β3（K3）。每个半摆的损失：p′ = 1/10 · M(cos β3 − cos β2)。
-
试验温度
在规定温度下进行试验；在非室温下，试样在受控条件下加热或冷却。
-
放置试样
将试样平稳地放在砧座上，缺口对称面位于两砧座中间平面0.5 mm以内，缺口位于冲击的对面一侧。
-
冲击与读数
释放摆锤，一次冲断试样；从刻度盘读取吸收能量（或由升角计算），并进行摩擦修正。结果记为KV2、KV8、KU2或KU8。
-
断口评定与报告
通常还测定侧膨胀值和剪切断面率；说明试验后试样的状态（完全断裂、部分断裂、变形）以及试验机和试样类型——否则结果在实验室之间不可比。
所需设备与仪器
| 设备 | 示例 | 参考价格 |
|---|---|---|
| 夏比摆锤冲击试验机 | 按ISO 148-2安装和检定；刻度盘以度或能量单位分度 | — |
| 摆锤刀刃 | 半径2 mm或8 mm，按产品规范 | — |
| 支座和砧座 | 确定试样位置；小尺寸试样使用定心垫片 | — |
| 试样加热或冷却装置 | 用于非室温下的试验，条件受控 | — |
| 试样测量器具 | 用于检查试样和缺口尺寸；测量具有计量溯源性 | — |
| 校准设备 | 测量摆锤重力、摆长以及角α和β——按地区计量局的直接法 | — |
职业健康与安全
- 能量高达300 J的摆锤——工位防护罩关闭，摆动区内无人，放置试样时锁定摆锤
- 试样碎片高速飞出——防护罩和防护眼镜
- 冷却（如在冷却液中）和加热的试样——隔热手套，用钳子夹取
- 缺口和碎片的锐边——试验后收集试样时戴手套
常见问题
该检测依据哪项标准？
该检测依据的标准为 PN-EN ISO 148-1:2017-02 + Ap1:2025-12 — 《Metallic materials — Charpy pendulum impact test — Part 1: Test method》。
该方法的原理是什么？
带缺口的试样自由放在两个支座上，靠在砧座上，使缺口对称面位于两砧座中间平面0.5 mm以内。
测量范围和准确度是多少？
标准试样：长55 mm，边长10 mm的正方形截面，缺口位于长度中部；V型缺口：张角45°，深2 mm，根部半径0.25 mm；U型缺口：根部半径1 mm（另有规定除外）；小尺寸试样：厚度7.5 mm、5 mm或2.5 mm，用于无法取标准试样时。
完成检测需要多长时间？
整个程序共 8 个步骤。标准未对每个步骤给出时长——实际用时取决于实验室自身的操作程序。
需要哪些设备？
夏比摆锤冲击试验机、摆锤刀刃、支座和砧座、试样加热或冷却装置、试样测量器具、校准设备。
该检测用于哪些场景？
结构钢和钢铁产品的验收（规定温度下的吸收能量KV）；通过不同温度下的系列试验确定韧脆转变温度；焊接接头检验：取自母材、焊缝和热影响区的试样；评价热处理和材料时效的影响；用直接法校准和检定摆锤试验机（计量机构、校准实验室）。
需要采取哪些安全防护措施？
能量高达300 J的摆锤——工位防护罩关闭，摆动区内无人，放置试样时锁定摆锤；试样碎片高速飞出——防护罩和防护眼镜；冷却（如在冷却液中）和加热的试样——隔热手套，用钳子夹取；缺口和碎片的锐边——试验后收集试样时戴手套。
哪家实验室可以开展此项检测？
该检测由通过 ISO/IEC 17025 认可的实验室开展。在 LabCoda 上可按标准编号检索 PN-EN ISO 148-1。