6-1沖擊彎曲試驗與沖擊韌性

1、第六章 材料的沖擊韌性及低溫脆性,生產(chǎn)中很多機(jī)件和工具、摸具受沖擊載荷的作用,火箭的發(fā)射,導(dǎo)彈的發(fā)射,飛機(jī)起飛,飛機(jī)降落,行駛的汽車通過道路上的凹坑,鋼材的加工（鍛造、沖裁、模鍛,沖擊載荷與靜載荷區(qū)別：加載速率（載荷施加于試樣的速率）不同，即形變（應(yīng)變）速率不同。 為了評定材料承受沖擊載荷的能力，揭示材料在沖擊載荷下的力學(xué)行為，就需要進(jìn)行相應(yīng)的力學(xué)性能試驗。本章主要介紹： 評定材料承受沖擊載荷的能力；揭示材料在沖擊載荷下的力學(xué)行為。 主要介紹材料在沖擊載荷下的力學(xué)行為和性能特點(diǎn)以及金屬材料的低溫脆性,一、沖擊彎曲試驗 1.一次沖擊彎曲試驗 （1）試驗儀器：擺錘式?jīng)_擊試驗機(jī),6.1 沖擊彎曲試驗

2、及沖擊韌性,2）標(biāo)準(zhǔn)試樣：國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定沖擊彎曲試驗用標(biāo)準(zhǔn)試樣分別為:夏比（Charpy）U型缺口試樣和夏比V型缺口試樣， 沖擊吸收功分別記為AKU 和AKV。幾何尺寸為,陶瓷、鑄鐵或工具鋼等脆性材料的沖擊試驗常用無缺口試樣,3）試驗原理 擺錘(質(zhì)量為G)舉至H1的位置(位能為GH1)，釋放擺錘沖斷試樣； 擺錘擺至H2的位置(位能為GH2)；擺錘沖斷試樣失去的位能為GH1GH2 。 此即為試樣變形和斷裂所吸收的功，稱為沖擊吸收功，以AK表示，單位為 J 。 AK=GH1GH2,2.多次沖擊試驗 大量試驗結(jié)果表明，很多材料即使承受劇烈的沖擊載荷作用，也很難一次斷裂。因此就出現(xiàn)了多次沖擊試驗。 實踐

3、表明，試件破壞前承受的沖擊次數(shù)少于500-1000次時，斷裂規(guī)律與一次沖擊相同；破壞前的沖擊次數(shù)105時，呈現(xiàn)出典型的疲勞斷口特征,沖擊頻率(沖擊次數(shù))：450周次/min和600周次/min。 沖擊功A-沖斷次數(shù)N曲線?？梢钥闯?，隨A的減少，N增加,多次沖擊試驗采用PC-l50型落錘式多次沖擊試驗機(jī),二、沖擊韌性及其工程意義 1.一次沖擊 (1)沖擊韌度或沖擊值aKU(aKV): 用沖擊吸收功AKU(AKV)除以試樣缺口處截面積FN(cm2)。即： 沖擊韌度表示單位面積的平均沖擊功值。但實際當(dāng)中，試件承受沖擊作用時，缺口界面上的應(yīng)力分布不均勻，塑性變形和試樣所吸收的功主要集中在缺口附近，取平

4、均值的意義不大。所以這個指標(biāo)應(yīng)用不多,2)一次沖擊試驗的工程意義: 衡量材料韌脆多直接用沖擊功AKU（AKV）。它能反映出原始材料的冶金質(zhì)量和熱加工產(chǎn)品的質(zhì)量。通過測量AK值和對沖斷試樣的斷口分析，可揭示原材料中的氣孔、夾雜、偏析、嚴(yán)重分層和夾雜物超標(biāo)等冶金缺陷；還可檢查過熱、過燒、回火脆性等鍛造或熱處理缺陷,測定材料的韌脆性轉(zhuǎn)變溫度。根據(jù)系列沖擊試驗（低溫沖擊試驗）可獲得AK與溫度的關(guān)系曲線，據(jù)此確定材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，以供選材參考或抗脆斷設(shè)計。 對s大致相同的材料,根據(jù)AK值可以評定材料對大能量沖擊破壞的缺口敏感性. AK值越大，說明材料對缺口越不敏感,2.多次沖擊 一般采用某種沖擊能量A

5、下的沖斷周次N或用要求的沖擊工作壽命N時的沖斷能量A表示試樣的多沖抗力。沖擊抗力的指標(biāo)有如下規(guī)律,1）沖擊能量高時，材料的多次沖擊抗力主要取決于塑性；沖擊能量低時，材料的多沖抗力主要取決于強(qiáng)度,如圖，經(jīng)500回火鋼的特點(diǎn)是塑性高，強(qiáng)度低。 經(jīng)200回火鋼的特點(diǎn)是強(qiáng)度高，塑性低。 在交點(diǎn)以左， 500回火鋼抗沖擊疲勞能力強(qiáng)，壽命長； 在交點(diǎn)以右， 200回火鋼抗沖擊疲勞能力強(qiáng)，壽命長,2）不同的沖擊能量要求不同的強(qiáng)度與塑性配合,如圖，40鋼（含碳量為0.4%的鋼）的沖擊疲勞抗力隨回火溫度的變化（即鋼材塑性的高低）不是單調(diào)的變化，而是在某一溫度下有一個峰值。 且此峰值隨沖擊能量增加向高溫方向移動。說明不同沖擊能量下，要求的強(qiáng)度和塑性配合不同,3）材料強(qiáng)度等級不同，塑