以下是 低温冲击试验的标准化操作流程，适用于金属材料（如钢材、铝合金）在低温下的韧性评估，遵循 ASTM E23、ISO 148 等国际标准：
一、试验目的
测定材料在低温下的 冲击吸收功（KV/J） 和 韧脆转变温度（DBTT）。
评估材料抗脆性断裂能力（如LNG储罐、极地船舶、风电螺栓等应用场景）。
二、设备与试样准备
| 设备/耗材 | 参数与要求 |
|---|---|
| 冲击试验机 | 量程≥300J，摆锤预扬角150°，精度±1%（如JBW-300） |
| 低温槽 | 控温范围-196℃~25℃（液氮制冷），温度波动±1℃ |
| 试样类型 | 夏比V型缺口试样（10×10×55mm） |
| 缺口精度 | 根部半径0.25mm±0.025mm，角度45°±1°（线切割加工） |
| 试样数量 | 每组温度点≥3个 |
三、试验步骤
1. 试样冷却与温度控制
选择温度点：
参考标准或设计需求（如-40℃、-60℃、-80℃）。
冷却介质：
-40℃以上：乙醇+液氮混合冷却。
-40℃~-196℃：液氮直接冷却。
保温操作：
试样浸入冷却液，保温时间≥5min（ISO 148要求 厚度每1mm保温1min，至少5min）。
温度监控：热电偶贴近试样实时监测，偏差≤±1℃。
2. 试样转移与冲击
快速转移：
使用预冷夹钳（避免手接触），在 2秒内 将试样移至试验机支座。
转移过程试样温度升高≤2℃（需验证）。
冲击测试：
试样缺口背对冲击刃，确保对中（偏差≤0.5mm）。
释放摆锤，记录冲击吸收功 KV₂（单位：焦耳J）。
3. 断口分析
宏观观察：
测量剪切断面率（SRA/%）：韧性断口（纤维区）占总断面积比例。
记录断口形貌（韧性/脆性/混合断裂）。
微观分析（可选）：
扫描电镜（SEM）观察解理台阶、韧窝等特征。
四、数据处理与判定
1. 结果计算
冲击吸收功（KV₂）：直接读取试验机示值。
韧脆转变温度（DBTT）：
绘制 KV₂-T 曲线，取冲击功降至50%上限值时的温度（或SRA=50%对应的温度）。
2. 合格标准（示例：LNG储罐用9%Ni钢）
| 温度 | 冲击功要求 | 剪切断面率 |
|---|---|---|
| -196℃ | ≥80J | ≥70% |
五、注意事项
| 关键点 | 操作规范 |
|---|---|
| 温度均匀性 | 冷却槽内试样间距≥10mm，避免温度梯度 |
| 转移时间控制 | 超过5秒需重新冷却（ASTM E23要求≤5s） |
| 设备校准 | 定期用标准试样验证（如NIST SRM 2112） |
| 安全防护 | 液氮操作戴防冻手套，防止冻伤或窒息风险 |
六、常见问题与解决
| 问题 | 原因 | 解决方案 |
|---|---|---|
| 冲击功异常波动 | 温度不均或转移超时 | 优化冷却槽设计，预冷转移装置 |
| 断口非标准断裂 | 缺口加工缺陷 | 检查缺口根部半径（投影仪测量） |
| 低温槽温度不稳定 | 液氮补充不及时 | 设置自动液氮补给系统 |
七 试验报告内容
试样信息：材料牌号、热处理状态、取样方向。
试验参数：测试温度、保温时间、转移时间。
结果数据：KV₂、SRA、断口形貌照片。
结论判定：是否符合设计标准（如EN 10269）。
