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冲击韧性测试

原理分析冲击韧性(冲击值)ak工程上常用一次摆锤冲击弯曲试验来测定材料抵抗冲击载荷的能力,即测定冲击载荷试样被折断而消耗的冲击功Ak,单位为焦耳(J)。而用试样缺口处的截面积F去除Ak,可得到材料的冲击韧度(冲击值)指标,即ak=Ak/F,其单位为kJ/m2或J/cm2。因此,冲击韧度ak表示材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂

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冲击韧性测试

原理分析

冲击韧性(冲击值)ak

工程上常用一次摆锤冲击弯曲试验来测定材料抵抗冲击载荷的能力,即测定冲击载荷试样被折断而消耗的冲击功Ak,单位为焦耳(J)。

而用试样缺口处的截面积F去除Ak,可得到材料的冲击韧度(冲击值)指标,即ak=Ak/F,其单位为kJ/m2或J/cm2

因此,冲击韧度ak表示材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。ak值的大小表示材料的韧性好坏。

一般把ak值低的材料称为脆性材料,ak值高的材料称为韧性材料。

ak值取决于材料及其状态,同时与试样的形状、尺寸有很大关系。ak值对材料的内部结构缺陷、显微组织的变化很敏感,如夹杂物、偏析、气泡、内部裂纹、钢的回火脆性、晶粒粗化等都会使ak值明显降低;同种材料的试样,缺口越深、越尖锐,缺口处应力集中程度越大,越容易变形和断裂,冲击功越小,材料表现出来的脆性越高。因此不同类型和尺寸的试样,其ak或Ak值不能直接比较。

材料的ak值随温度的降低而减小,且在某一温度范围内,ak值发生急剧降低,这种现象称为冷脆,此温度范围称为“韧脆转变温度(Tk)”。

 

影响因素

1、材料成份:含碳量对钢的韧-脆转化曲线有影响。随着钢中含碳量的增加,冷脆转化温度几乎呈线性地上升,且最大冲击值也急剧降低。钢的含碳量每增加0.1%,冷脆转化温度升高约为13.9度。钢中含碳量的影响,主要归结为珠光体增加了钢的脆性。

2、晶粒大小:细化晶粒一直是控制材料韧性避免脆断的主要手段。理论与实验均得出冷脆转化温度与晶粒大小有定量关系。

3、显微组织:在给定强度下,钢的冷脆转化温度决定于转变产物。就钢中各种组织来说,珠光体有最高的脆化温度,按照脆化温度由高到低的依次顺序为:珠光体,上贝氏体,铁素体下贝氏体和回火马氏体。

 

类型及名称

测定冲击韧度的试验方法有多种。国际上大多数国家所使用的常规试验为简支梁式的冲击弯曲试验。在室温下进行的实验一般采用GB/T229-1994标准《金属夏比冲击试验方法》,另外还有“低温夏比冲击实验”,“高温夏比冲击实验”。由于冲击实验受到多种内在和外界因素的影响。要想正确反映材料的冲击特性,必须使用冲击实验方法和设备标准化、规范化,为此我国制定了金属材料冲击实验的一系列国家标准(例如GB2106、GB229-84、GB4158-84、GB4159-84)。


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