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金属材料的冲击试验
时间:2020-02-06 19:17:08 作者:
金属材料冲击试验是一种动态力学性能试验,主要用来测定冲断一定形状的试样所消耗的功,又叫冲击韧性试验。



根据试样形状和破断方式,冲击试验分为弯曲冲击试验、扭转冲击试验和拉伸冲击试验三种。



横梁式弯曲冲击试验法操作简单,应用最广。中国有关标准规定采用横梁式试验法,所用标准试样以U形缺口试样和V形缺口试样为主。




弯曲冲击试验是20世纪初夏比(G.Charpy)提出的,以后获得广泛使用。



Charpy impact test 是用以测定金属材料抗缺口敏感性(韧性)的试验。参考标准EN 10045。



制备有一定形状和尺寸的金属试样,使其具有U形缺口或V形缺口,在夏比冲击试验机上处于简支梁状态,以试验机举起的摆锤作一次冲击,使试样沿缺口冲断,用折断时摆锤重新升起高度差计算试样的吸收功,即为Aku和Akv。



可在不同温度下作冲击试验。吸收功值(焦耳)大,表示材料韧性好,对结构中的缺口或其他的应力集中情况不敏感。



对重要结构的材料近年来趋向于采用更能反映缺口效应的V形缺口试样做冲击试验。



报告应包含:结果及试验报告欧洲标准编号;材料名称、试样标识;试样尺寸;缺口类型;试验温度;摆锤标称打击能量;吸收能量 KV,KU。



韧性-脆性转变是金属材料随温度降低由韧性状态过渡到脆性状态致使冲击韧度急剧降低的现象。



从韧性角度选材,最重要的是要知道韧性-脆性转变温度Tk(℃)。Tk通常是根据冲击功(或冲击韧度)、断口形貌特征、变形特征与温度的关系求得。



根据落锤试验和动态撕裂试验求得的零塑性转变温度,可以建立表征应力、缺陷和工作温度关系的断裂分析图。



此外,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)。



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。