Q235C钢不同测试条件下冲击试验测量不确定度评定

徐凌云　郅惠博　吉静　李洪涛　周韵

【摘 要】鉴于冲击试验的影响因素较多，本文将Q235C材料加工成U型和V型缺口试样，分别进行了不同温度和刀刃半径下的冲击试验，并对测量结果的不确定度做了评定和对比。

【关键词】冲击试验;缺口类型;试验温度;刀刃半径;不确定度

中图分类号： TM406文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）26-0204-002

【Abstract】In consideration of the different influence factors in the impact test， in this paper， Q235C steel was machined to U-notch and V-notch samples. Impact tests under different test temperature and striker radius were made on these samples. The uncertainty was evaluated and compared.

【Key words】Impact test; Notch style; Test temperature; Striker radius; Uncertainty

0 前言

冲击性能是不可缺少的一个项目，能很好地反映材料的低温和回火脆化倾向，对于各种热加工缺陷以及材料内部夹杂物引起的脆化也非常敏感，因而在产品检验和科学研究中得到广泛应用[1]。然而诸如试样尺寸、加工精度、缺口加工状态、冲击试验机的刚度、摆锤、刀刃形态、回零差、底座跨距、曲率半径及斜度等因素都会对试验结果准确性造成影响，使冲击试验数据离散变大[2-4]。为了使冲击功检测结果更为可靠准确，有必要进行测量不确定度评定。测量不确定度用于描述测量结果的可疑程度，不确定度越小，则测量结果的可疑程度越小，测量结果的水平和质量越高。因此，金属夏比冲击试验测量结果不确定度评定的合理度和满意度在试验过程中尤为重要[5-6]。

本文将依据GB/T 229-2007[7]标准，对Q235C材料进行不同参数下的冲击试验，并分别对结果的不确定度进行评定。具体的试验参数如下：

（1）试验温度：试验在-20℃、0℃和20℃三个温度下进行。

（2）刀刃半径：2mm和8mm。

（3）试样缺口类型：U型、V型缺口冲击试样。

1 数学模型的建立

由于试验结果可直接显示，因此可以建立如下的数学模型：Y=X。

式中，X是被测试样冲击吸收功的检测值，单位：J;Y是被测试样冲击吸收功的读出值，单位：J。

2 测量不确定度来源分析

对于同一温度下，同一缺口类型试样的试验，不考虑温度效应引起的不确定度分量。试验方法满足GB/T 229-2007的要求，试样冲击吸收功测量不确定度主要来源于以下几个方面：

（1）试验结果重复性引入的不确定度分量。

（2）试验机误差引入的不确定度分量。

（3）仪器分辨力引入的不确定度分量。

3 不确定度的评定

首先以20℃冲击温度、V型缺口试样的试验为例，分别对2mm刀刃和8mm刀刃下冲击试验的不确定度进行评定。

3.1 2mm刀刃评定结果

3.1.1 试验结果重复性引入的不确定度分量

3.2.5 扩展不确定度U95的评定

取置信概率p=95%，查阅JJF 1059.1-2012附录B可得：tp=2.12，最终扩展不确定度的计算结果为U95=tp×u（KV）=2.12×3.0=6。

3.3 不同测试条件下的冲击试验测量不确定度评定

采用与上述同样的方法，分别对其他参数下的冲击不确定度进行评定，结果见表3。

4 不确定度结果分析

（1）冲击试验的测量不确定度主要来源于测量重复性。

（2）冲击吸收功能级越小，相对扩展不确定度越大。

（3）相对于常温冲击，低温冲击中影响因素更多，诸如人员操作的熟练程度、控温的准确度等因素，都更容易造成测量结果的偏差。因此低温冲击的相对扩展不确定度要明显高于常温冲击。

（4）试样缺口的状态对于冲击结果非常敏感，不同材料对缺口的敏感程度也不同[9]，相对于U型缺口，V型缺口顶端的应力状态更为复杂，因此V型缺口试样的相对扩展不确定度要明显大于U型缺口试样。

（5）采用2mm和8mm的冲击刀刃进行冲击试验，相对扩展不确定度差异不大。

【参考文献】

[1]毛立新，王丽红.Charpy冲击试验结果分析[J].一重技术，2008（2）：44-45.

[2]胡翔，王春华，刘杰，等.标准试样在冲击试验机检定中的应用[J].工程与试验，2009（12），增刊：32-35.

[3]薛欢，刘念，熊飞.金属材料低温冲击试验不确定度的评定[J].武汉工程职业技术学院学报，2018（3），30（1）：7-10.

[4]揭念柱，闞继友，王莲莲，等.夏比摆锤冲击试验测量结果不确定度的评定[J].理化检验-物理分册，2013（9），49（11）：745- 751.

[5]张有为.金属夏比冲击试验测量结果不确定度的评定[J].工程与试验，2010（9），50（3）：31-33.

[6]刘洪芝，张红宇，孙雪翠，等.金属夏比冲击试验测量结果不确定度评定[J].大型铸锻件，2009（1），（1）：13-15.

[7]GB/T 229-2007，金属材料夏比摆锤冲击试验方法[S].

[8]JJF 1059.1-2012，测量不确定度评定与表示[S].

[9]王洪礼.压力容器用钢板夏比冲击试验测量结果不确定度评定[J].表面工程与再制造，2009，（2）：43-45.