金属材料在使用过程中除要求有足够的强度和塑性外,还要求有足够的韧性。所谓韧性,就是材料在弹性变形、塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。韧性好的材料在服役条件下不至于突然发生脆性断裂,从而使安全得到保证。
韧性可分为静力韧性、冲击韧性和断裂韧性,其中评价冲击韧性(即在冲击载荷下材料塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力)的实验方法,按其服役工 况有简直梁下的冲击弯曲试验(夏比冲击训验)、悬臂梁下的冲击弯曲试验(艾尔冲击试验)以及冲击拉伸试验。夏比冲击试验是由法国工程师夏比(Charpy) 建立起来的,虽然试验中测定的冲击吸收功Ak值缺乏明确的物理意义,不能作 为表征金属制作实际抵抗冲击载荷能力的韧性判据,但因其试样加工简便、试验 时间短,试验数据对材料组织结构、冶金缺陷等敏感而成为评价金属材料冲击韧 性应用最广泛的一种传统力楼性能试验。
夏比冲击试验的主要用途如下:
(1)评价材料对大能量一次冲击载荷而破坏的缺口敏感性。零部件截面的急剧变化从广义上都可视作缺口,缺口造成应力应变集中,使材料的应力状态变硬,承受冲击能量的能力变差。由于不同材料对缺口的敏感程度不同,用拉伸试验中测定的强度和塑性指标往往不能评定材料对缺口是否敏感,因此,设计选 材或研制新材料时,往往提出冲击韧性指标。
(2)检查和控制材料的冶金质量和热加工质量。通过测量冲击吸收功和对冲击试样进行断口分析,可揭示材料的夹渣、偏析、白点、裂纹以及非金属夹杂物超标等冶金缺陷;检查过热、过烧、回火脆性等锻造、焊接、热处理等热加工缺陷。
(3)评定材料在高、低温条件下的韧脆转变特性。
用系列冲击试验可测定材料的韧脆转变温度,供选材时参考,使材料不在冷脆状态下工作,保证安全。而高温冲击试验是用来评定材料在某些温度范围如蓝脆、重结晶等条件下的韧性特性。
按试验温度可分为高温、低温和常温冲击试验,按试样的缺口类型可分为V 型和U型两种冲击试验。现行国家标准GB/T229-2007《金属材料 夏比摆锤冲击试验方法》讲义上所涉及到的方法统一合并在一个标准内,更便于执行。
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