金属材料试样开缺口的目的是为了使试样在承受冲击时在缺口附近造成应力集中,使塑性变形局限在缺口附近不大的体积范围内,并保证试样一次就被冲断且使断裂就发生在缺口处。
aK值对缺口的形状和尺寸十分敏感,缺口愈深、愈尖锐,aK值愈低,材料的脆化倾向愈严重。因此,同种材料用不同缺口试样测定的aK值。对于不同尺寸和缺口的试样,所得结果不能互相换算和比较。
冲击韧性指材料在受到外加冲击负荷的作用下,断裂时消耗的功除以试样缺口断面面积而得到的商值,即规定温度下,试样抵抗冲击载荷时所吸收的能量。单位为焦耳。
冲击韧性的高低,取决于材料有无迅速塑性变形的能力。冲击韧性高的材料,一般都有较高的塑性。但塑性指标高的材料不一定都有高的冲击韧性。这是因为在静负荷下,能够缓慢塑性变形的材料在冲击负荷下不一定能迅速发生塑性变形。冲击韧性是强度与塑性的综合指标,是强度和塑性两者的函数,但塑性对韧性的影响更大些。
冲击试样中的缺口形式要有两种,即夏比v形缺口和夏比U形缺口试样,所测得的冲击吸收功分别用Akv和Aku表示。冲击试样的取样方式也有两种,即横向取样和纵向取样(与钢板轧制方向垂直为横向,平行为纵向)。冲击试样的规格尺寸有三种,即标准试样为55×10×10,小试样为55×10×7.5、55×10×5或55×10×2.5,冲击试样的规格尺寸主要根据材料厚度可能制得的最大尺寸规格确定。
目前我国国内用于容器设计制造的法规和标准均规定以夏比V形缺口、横向取样方式为主。冲击试样的缺口形式对冲击韧性影响非常大,夏比V形缺口比夏比U形缺口更为尖锐,更能反应材料的缺口和内部缺陷对动态载荷的敏感性。对于U形试样,进行冲击试验时,其冲击功大部分消耗于裂纹的形成,而对V形缺口试样,其冲击功大部分消耗于裂纹的扩展。U形缺口测得的冲击韧性与V形缺口测得的冲击韧性之间不存在对应的换算关系。冲击试样的取样方向规定为“横向取样”,主要考虑在钢锭浇注时,会形成偏析及含有杂质,在轧
制钢板的过程中,这些不均匀部分和杂质会顺着金属材料的延伸方向形成纤维状组织,从而使钢板平行于轧制方向的力学性能高于垂直方向的力学性能。我国标准规定的冲击试样取样方向与美国ASME的规定是不一致的,美国ASME标准规定的冲击试样取样方向为“纵向取样”,故对在国内使用的国外进口材料用于国内的容器制造时,应注意冲击试样的取样方向应规定为“横向取样”。
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