沖擊韌性測試

基本原理剖析

斷裂韌性（沖擊值）ak

工程上常見一次擺錘沖擊拉伸試驗來測量原材料抵御沖擊負荷能力，即測量沖擊負荷試件被斷裂而耗費的沖擊功Ak，單位是焦耳（J）。

而采用試件缺口處的截面F清除Ak，可獲得原材料的沖擊韌度（沖擊值）指標值，即ak=Ak/F，其單位是kJ/m2或J/cm2。

因而，沖擊韌度ak表明設備在沖擊負荷影響下抵御變形和斷裂的水平。ak系數(shù)的尺寸表明原材料的延展性優(yōu)劣。

一般把ak值太低的原材料稱之為非金屬材料，ak偏高的原材料稱之為韌性材料。

ak值在于原材料以及情況，并且與試樣的樣子、規(guī)格有很大的關系。ak值對材料的結構結構缺陷、顯微組織的改變特別敏感，如夾雜物、縮松、汽泡、內(nèi)部裂紋、鋼的回火脆性、晶體鈍化處理等都會讓ak值顯著降低；相同原材料的試件，空缺越重、越銳利，缺口處應力水平越多，越容易變形和破裂，沖擊功越小，原材料所表現(xiàn)出來的延性越大。因而不同種類和規(guī)格的試件，其ak或Ak值無法直接較為。

原材料的ak值隨環(huán)境溫度的降低而減少，且在某一環(huán)境溫度內(nèi)，ak值產(chǎn)生大幅度減少，這種情況稱之為脆性斷裂，此環(huán)境溫度稱之為“韌脆轉變溫度（Tk）”。

相關因素

1、原材料成分：含碳對鋼的韌-脆轉換曲線圖有所影響。由于鋼中含碳的提高，脆性斷裂轉換環(huán)境溫度基本上呈直線地升高，且較大沖擊值也大幅度減少。鋼的含碳量每多0.1%，脆性斷裂轉換溫度上升大約為13.9度。鋼中含碳產(chǎn)生的影響，關鍵歸納為鐵素體增強了鋼的延性。

2、晶粒度：細化晶粒一直是操縱材料韌性防止脆性斷裂的主要手段。理論和試驗均得到脆性斷裂轉換溫度與晶粒度有定量關系。

3、顯微組織：在給出抗壓強度下，鋼的脆性斷裂轉換環(huán)境溫度取決于變化物質。就鋼中各種機構而言，鐵素體有高老化性能，依照老化性能從高到低的先后次序為：鐵素體，上馬氏體，金相組織下貝氏體和回火馬氏體。

類型及名字

測量沖擊韌度的測試方法有很多種。各國大部分我國所使用的常規(guī)試驗為組合梁式?jīng)_擊性拉伸試驗。在室溫下開展的實驗一般采用GB/T229-1994規(guī)范《金屬夏比沖擊試驗方法》，此外還有“超低溫夏比沖擊性試驗”，“持續(xù)高溫夏比沖擊性試驗”。因為沖擊性試驗遭受多種多樣本質與外界條件的限制。若想恰當反映材料沖擊特點，必須采用沖擊性實驗方案及設備規(guī)范化、規(guī)范性，因此在我國建立了金屬復合材料沖擊性試驗的一系列國家行業(yè)標準（比如GB2106、GB229-84、GB4158-84、GB4159-84）。