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原理分析

沖擊韌性(沖擊值)ak

工程上常用一次擺錘沖擊彎曲試驗(yàn)來測(cè)定材料抵抗沖擊載荷的能力，即測(cè)定沖擊載荷試樣被折斷而消耗的沖擊功Ak，單位為焦耳(J)。

而用試樣缺口處的截面積F去除Ak，可得到材料的沖擊韌度(沖擊值)指標(biāo)，即ak=Ak/F，其單位為kJ/m2或J/cm2。

因此，沖擊韌度ak表示材料在沖擊載荷作用下抵抗變形和斷裂的能力。ak值的大小表示材料的韌性好壞。

一般把a(bǔ)k值低的材料稱為脆性材料，ak值高的材料稱為韌性材料。

ak值取決于材料及其狀態(tài)，同時(shí)與試樣的形狀、尺寸有很大關(guān)系。ak值對(duì)材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷、顯微組織的變化很敏感，如夾雜物、偏析、氣泡、內(nèi)部裂紋、鋼的回火脆性、晶粒粗化等都會(huì)使ak值明顯降低;同種材料的試樣，缺口越深、越尖銳，缺口處應(yīng)力集中程度越大，越容易變形和斷裂，沖擊功越小，材料表現(xiàn)出來的脆性越高。因此不同類型和尺寸的試樣，其ak或Ak值不能直接比較。

材料的ak值隨溫度的降低而減小，且在某一溫度范圍內(nèi)，ak值發(fā)生急劇降低，這種現(xiàn)象稱為冷脆，此溫度范圍稱為“韌脆轉(zhuǎn)變溫度(Tk)”。

影響因素

1、材料成份：含碳量對(duì)鋼的韌-脆轉(zhuǎn)化曲線有影響。隨著鋼中含碳量的增加，冷脆轉(zhuǎn)化溫度幾乎呈線性地上升，且最大沖擊值也急劇降低。鋼的含碳量每增加0.1%，冷脆轉(zhuǎn)化溫度升高約為13.9度。鋼中含碳量的影響，主要?dú)w結(jié)為珠光體增加了鋼的脆性。

2、晶粒大?。杭?xì)化晶粒一直是控制材料韌性避免脆斷的主要手段。理論與實(shí)驗(yàn)均得出冷脆轉(zhuǎn)化溫度與晶粒大小有定量關(guān)系。

3、顯微組織：在給定強(qiáng)度下，鋼的冷脆轉(zhuǎn)化溫度決定于轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。就鋼中各種組織來說，珠光體有最高的脆化溫度，按照脆化溫度由高到低的依次順序?yàn)椋褐楣怏w，上貝氏體，鐵素體下貝氏體和回火馬氏體。

類型及名稱

測(cè)定沖擊韌度的試驗(yàn)方法有多種。國(guó)際上大多數(shù)國(guó)家所使用的常規(guī)試驗(yàn)為簡(jiǎn)支梁式的沖擊彎曲試驗(yàn)。在室溫下進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)一般采用GB/T229-1994標(biāo)準(zhǔn)《金屬夏比沖擊試驗(yàn)方法》，另外還有“低溫夏比沖擊實(shí)驗(yàn)”，“高溫夏比沖擊實(shí)驗(yàn)”。由于沖擊實(shí)驗(yàn)受到多種內(nèi)在和外界因素的影響。要想正確反映材料的沖擊特性，必須使用沖擊實(shí)驗(yàn)方法和設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，為此我國(guó)制定了金屬材料沖擊實(shí)驗(yàn)的一系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(例如GB2106、GB229-84、GB4158-84、GB4159-84)。