沖擊韌性

科學知識 9547 315 2016-08-07

沖擊韌度指標的實際意義在于揭示材料的變脆傾向,是反映金屬材料對外來沖擊負荷的抵抗能力,一般由沖擊韌性值(ak)和沖擊功(Ak)表示,其單位分別為J/cm2和J(焦耳)。

目錄
1介紹
2代號
3注意

介紹

沖擊韌性( Ak ):材料抵抗沖擊載荷的能力,單位為焦耳 / 厘米 2 ( J/cm2 ) .

代號

代號:аk

單位:J/cm2

簡介:將沖擊吸收功除以試樣缺口底部處橫截面積所得的商

注意

注:用夏比U形缺口試樣求得的沖擊功和沖擊值,代號分別為AkU;用夏比V形缺口試樣求得的沖擊功和沖擊值,代號分別為AKV和аkV。

用一定尺寸和形狀的金屬試樣,在規定類型的沖擊試驗上受沖擊負荷折斷時,試樣刻槽處單位橫截面上所消耗的沖擊功,稱為沖擊 韌性以αk表示。

目前常用的10×10×55mm,帶2 mm深的V形缺口夏氏沖擊試樣,標準上直接采用沖擊功(J焦耳值)AK,而不是采用αK值。因為單位 面積上的沖擊功并無實際意義。

沖擊功對于檢查金屬材料在不同溫度下的脆性轉化最為敏感,而實際服役條件下的災難性破斷事故,往往與材料的沖擊功及服役溫 度有關。 因此在有關標準中常常規定某一溫度時的沖擊功值為多少 、還規定FATT(斷口面積轉化溫度)要低于某一溫度的技術條件。所謂FATT,即一組在不同溫度下的沖擊試樣沖斷后,對沖擊斷口進行評定,當脆性斷裂占總面積的50%時所對應的溫度。

由于鋼板厚度的影響,對厚度≤10mm的鋼板,可取得3/4小尺寸沖擊試樣(7.5×10×55mm)或1/2小尺寸沖擊試樣(5×10×55mm)。但是一定要注意,同規格及同一溫度下的沖擊功值才可相互比較。只有在標準規定的條件下,才可按標準的換算方法,折算 成標準沖擊試樣的沖擊功,再相互比較。

工程上常用一次擺錘沖擊彎曲試驗來測定材料抵抗沖擊載荷的能力,即測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,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ak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,同時與試樣的形狀、尺寸有很大關系。ak值對材料的內部結構缺陷、顯微組織的變化很敏感,如夾雜物、偏析、氣泡、內部裂紋、鋼的回火脆性、晶粒粗化等都會使ak值明顯降低;同種材料的試樣,缺口越深、越尖銳,缺口處應力集中程度越大,越容易變形和斷裂,沖擊功越小,材料表現出來的脆性越高。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,ak值發生急劇降低,這種現象稱為冷脆,此溫度范圍稱為“韌脆轉變溫度(Tk)”。

沖擊韌度指標的實際意義在于揭示材料的變脆傾向。