冲击试验：小尺寸试样制备、温度降低和验收问题

夏比（Charpy）摆锤冲击试验是评价金属材料缺口韧性的最基本方法：将规定几何形状的缺口试样置于试验机两支座之间，缺口背向打击面放置，用摆锤一次打击试样，测定试样的吸收能量 。

围绕小尺寸冲击试验，焊接工程上最高频的三个疑问是：什么时候可以用小尺寸试样？试验温度到底要不要降低、降多少？小试样试验的验收值怎么折算？本文依据国内外主流焊接标准，将这些问题梳理清楚。

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一、小尺寸冲击试样的制备条件

问题：小尺寸冲击试样的规格，是可以随意选用的吗？

• NB/T 47014-2023 条款6.4.1.7.2：当试件尺寸无法制备10×10×55mm标准试样时，应依次制备7.5×10×55mm或 5×10×55mm冲击试样。
  
  

• SH/T 3525-2015 条款4.3.1：当能制备标准尺寸试样时，不应采用小试样；无法制备时宜采用尽可能大的小尺寸试样；无法制取5mm小试样时可免除低温冲击试验。
  
  

• ISO 148-1-2016 条款6.1：如果无法从材料中获得标准试样，则应使用厚度为7.5mm、5mm或2.5mm的小尺寸试样，除非另有规定。
  
  

• ASTM A370-26 条款23.2.2.3：如果无法制备标准全尺寸试样，则应制备尽可能大的标准小尺寸试样。试样应进行加工，以确保试样表面附近材料的距离不小于0.5mm。
  
  

总结下来：能取标准试样（10×10×55mm），就不得用小试样，而且要选尽可能大的试样尺寸，并不是"按喜好随意选上去的"。

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二、 "无法制备"的量化判据

怎么才算是"无法制备标准试样"呢？

• GB/T 150.2-2024 条款4.11c)：当钢材无法制备标准试样时（钢材厚度小于11mm），依次制备7.5mm或5mm小尺寸试样，能量分别为标准试样平均值的75%或50%。
  个人认为：虽然该条款是材料部分的规定，但也隐含着试板厚度≥11mm时，即可取标准冲击试样。
  
  

• ASME Ⅷ-1-2025 条款UG-84：除非允许在（3）或（c）中规定的情况，否则应从标称材料厚度为11mm或更大的材料中获取标准全尺寸10mm×10mm的试样。
  
  

综上总结：个人认为只要试板的名义厚度≥11mm，就应该制备标准冲击试样。同理，6mm厚度的试板，也可以制作5×10mm的试样。

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三、小尺寸冲击试样的试验温度

我们都知道，在各主流标准中，基本都规定冲击试验温度不应高于钢材标准规定的冲击试验温度或图样规定的试验温度。

但是在面对小尺寸冲击试样时国内能标、欧标和美标的规定却并不相同。其能标和欧标并未要求降低试验温度，而美标却要求根据小尺寸的规格降低不同的试验温度，这经常成为执行美标项目时最容易忽略的问题。在ASTM A370-26 条款A5.4中提及：脆化效应发生的关键转变温度，会因零件或试样的尺寸以及缺口几何形状的不同而有很大差异。而小尺寸试样在从恒温箱中取出时热量散失较快，这可能就是美标规定降低试验温度的原因。

• GB/T 150.2-2024 条款4.11c)：当钢材可制备标准试样而制备了小尺寸试样时，冲击试验温度应分别降低5℃和10℃（低于-100℃的钢材除外）。
  个人认为：该条款是对于钢材的要求，虽然对材料的小尺寸试样有降低试验温度的要求。但对于焊接工艺评定的冲击试验，并没有类似的要求。
  
  

• ISO 15614-1:2017：冲击温度与取样位置按应用标准执行，验收按母材标准或规定。没有提及小尺寸冲击试样降低试验温度的要求，即应与标准试样的试验温度。
  
  

• ASME BPVC Ⅷ-1-2025 表UG-84.4-2：对于10×9mm和10×8mm的小尺寸试样，不降低冲击试验温度。10×7.5mm及以下的小尺试样，按照不同的尺寸规格，降低不同的温度。
  
  

• ASME B31.3-2024 表323.3.4-1和AWS D1.1-2025 表6.15：关于小尺寸冲击试样温度的数值与ASME Ⅷ-1-2025中的规定一致。
  
  

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四、小尺寸试样的验收值折算

• NB/T 47014-2023 条款6.4.1.7.3 合格指标 d）：7.5x10x55mm或5x10x55mm冲击试样的冲击吸收能量合格指标，分别为10x10x55mm标准试样冲击吸收能量合格指标的75%或50%。
  
  

• ISO 15614-1:2017：并没有明确规定小尺寸冲击试样的验收标准。更常见的是按宽度比例换算。
  
  

• ASME BPVC Ⅷ-1-2025 条款UG-84.5 (a) 对于表UCS-23中规定的最小抗拉强度小于655MPa的材料，其冲击能量值不得低于图图UG-84.5-1M所示数值乘以实际试样沿缺口宽度与全尺寸试样宽度之比。
  
  

• ASME B31.3-2024 表323.3.5-1 Note (2)：本表中的能量值适用于标准尺寸试样。对于小尺寸试样，应将这些数值乘以实际试样宽度与全尺寸试样（10mm）宽度的比值。
  
  

• AWS D1.1-2025：对于小尺寸试样，其最小平均吸收能量的降低量应按照表6.16确定。
  
  

综上总结：小尺寸冲击功的平均值验收，基本都是按照标准试样的比例进行验收的。至于标准试样的验收值，要依据设计要求、材料标准和合同条款等进行确定。

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五、写在最后

• 小尺寸试样不是"随便取"：能用标准试样就不用小试样，必须用小试样时按从宽到窄依次递补。通常只要试板名义厚度比冲击试样宽度多1mm及以上，即可使用磨床等加工。
  
  

• 温度降低有两本账：NB/T 47014和ISO15614-1中均没有要求降低试验温度。小尺寸试样的温度降低是美标体系(ASME和AWS D1.1)的补偿手段，适用前提是缺口宽度小于壁厚的 80%，且仅适用于以能量为判据的情形。
  
  

• 验收指标不可跨标准套用：小尺寸冲击功的平均值验收，基本都是按照标准试样的比例进行验收的。而AWS D1.1中规定了具体的验收数值。
  
  

这篇值得一读，谢谢楼主！