沖擊強(qiáng)度單位換算

kg-cm/cm;Kgc./cm2;kgf/cm2都是老單位，里面的Kg為千克力，1千克力為9.8N。現(xiàn)在一般常用KJ/m2和J/m兩種，它們是試驗(yàn)方法不同，計(jì)算的方法也不同才有這兩種單位，二者不能互換。但是因?yàn)樵谟?jì)算時(shí)相差一個(gè)常數(shù)1.025mm，因此單從數(shù)值上看，1（KJ/m2）≈10（J/m）。這個(gè)十倍的關(guān)系可以比較的參考。

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看完之后，以前的J/M和KJ/M2的單位換算總算清楚了，如果不考慮別的因素，單從厚度上考慮，ISO是除以截面積，而ASTM是除以厚度，ASTM除掉缺口后的寬度是10.2MM，那兩者單位的換算就是J/M除以10.2后就是KJ/M2，當(dāng)然這個(gè)不考慮樣條不同的影響。

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"J/M是單位寬度上吸收的能量;試條一般是直立的,做懸臂梁測試;"

"KJ/M2是單位面積上吸收的能量;試條一般是平放的,做簡支梁測試."

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材料的韌性是斷裂時(shí)所需能量的度量。描述材料韌性的指標(biāo)通常有兩種：

（1）沖擊韌性aK(單位為MJ/m2)

沖擊韌性是在沖擊載荷作用下，抵抗沖擊力的作用而不被破壞的能力。

通常用沖擊韌性指標(biāo)aK來度量。aK是試件在一次沖擊實(shí)驗(yàn)時(shí)，單位橫截面積（m2）上所消耗的沖擊功（MJ），其單位為MJ/m2。

aK值越大，表示材料的沖擊韌性越好。

標(biāo)準(zhǔn)沖擊試樣有兩種，一種是常用的梅氏試樣（試樣缺口為U型）；另一種是夏氏試樣（試樣缺口為V型）。

同一條件下同一材料制作的兩種試樣，其梅氏試樣的aK值顯著大于夏氏試樣的aK值，所以兩種試樣的aK值不能互相比較。

夏氏試樣必須注明aK（夏）。

實(shí)際工作中承受沖擊載荷的機(jī)械零件，很少因一次大能量沖擊而遭破壞，絕大多數(shù)是因小能量多次沖擊使損傷積累，導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生和擴(kuò)展的結(jié)果。所以需采用小能量多沖擊作為衡量這些零件承受沖擊抗力的指標(biāo)。

實(shí)踐證明，在小能量多次沖擊下，沖擊抗力主要取決于材料的強(qiáng)度和塑性。

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（2）斷裂韌性K1(單位為J/m)

在實(shí)際生產(chǎn)中，有的大型傳動(dòng)零件、高壓容器、船舶、橋梁等，常在其工作應(yīng)力遠(yuǎn)低于σS的情況下，突然發(fā)生低應(yīng)力脆斷。

通過大量研究認(rèn)為，這種破壞與制件本身存在裂紋和裂紋擴(kuò)展有關(guān)。

實(shí)際使用的材料，不可避免地存在一定的冶金和加工缺陷，如氣孔、夾雜物、機(jī)械缺陷等，它們破壞了材料的連續(xù)性，實(shí)際上成為材料內(nèi)部的微裂紋。

在服役過程中，裂紋擴(kuò)展的結(jié)果，造成零件在較低應(yīng)力狀態(tài)下，即低于材料的屈服強(qiáng)度，而材料本身的塑性和沖擊韌性又不低于傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)值的情況下，發(fā)生低應(yīng)力脆斷。

材料中存在的微裂紋，在外加應(yīng)力的作用下，裂紋尖端處存在有較大的應(yīng)力集中和應(yīng)力場。

斷裂力學(xué)分析指出，這一應(yīng)力場的強(qiáng)弱程度可用應(yīng)力強(qiáng)度因子K1來描述。

隨應(yīng)力的增大，K1也隨之增大，當(dāng)K1增大到一定值時(shí)，就可使裂紋前端某一區(qū)域內(nèi)的內(nèi)應(yīng)力大到足以使裂紋失去穩(wěn)定而迅速擴(kuò)展，發(fā)生脆斷。

這個(gè)K1的臨界值稱為臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子或斷裂韌性，用K1C表示，單位為J/m。它反映了材料抵抗裂紋擴(kuò)展和抗脆斷的能力。

材料的斷裂韌性K1C與裂紋的形狀、大小無關(guān)，也和外加應(yīng)力無關(guān)，只決定于材料本身的特性（成分、熱處理?xiàng)l件、加工工藝等），是一個(gè)反映材料性能的常數(shù)

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9抗沖擊強(qiáng)度

采用有缺口試樣測定材料的抗沖擊性能，試驗(yàn)方法分為懸臂梁法(izodtype)和簡支梁法(charpytype)兩種。

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9.1懸臂梁法試樣安裝成垂直的懸臂梁，擺錘在缺口同側(cè)距缺口中心及鉗口一定距離處把試樣沖斷。

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9.1.1設(shè)備剛性結(jié)構(gòu)的擺錘式懸臂梁沖擊試驗(yàn)機(jī)(見圖3)，示值誤差不大于1%，沖擊速度約為335cm/s，擺錘高度約為61cm。擺錘與試樣接觸處應(yīng)做成半徑R0.79mm的圓柱面，擺錘落下時(shí)，應(yīng)在鉗口上方22mm處與試樣相切，鉗口上部應(yīng)作成R0.25mm的圓角(見圖4)。

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圖4懸臂梁式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)的鉗口、試樣和擺錘

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9.1.2試樣除非另有規(guī)定，應(yīng)從板的縱、橫兩個(gè)方向各取5個(gè)試樣，厚度不超過12.7mm的板，試樣厚度即為板的厚度。厚度大于12.7mm的板，應(yīng)加工到12.7mm厚?？梢愿鶕?jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行平向或側(cè)向試驗(yàn)。當(dāng)進(jìn)行平向試驗(yàn)時(shí)，缺口應(yīng)加工在單面機(jī)械加工板的加工面上。對從厚板切取的試樣，應(yīng)注明試樣取自厚板的表層還是中心。

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厚度3.2mm以上，12.7mm以下的試樣，可用幾塊試樣疊起來進(jìn)行試驗(yàn)，此時(shí)各塊應(yīng)排列整齊，而且都進(jìn)行側(cè)向試驗(yàn)，如果薄于12.7mm的單塊試樣能夠牢固而準(zhǔn)確地夾固，且其沖擊能可在所用試驗(yàn)機(jī)上精確測定，允許單塊進(jìn)行試驗(yàn)。

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注：平(側(cè))向試驗(yàn)沖擊方向垂直(平行)于層向。

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試樣及缺口詳細(xì)尺寸如圖5所示：

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9.1.3缺口的加工

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9.1.3.1缺口可在銑床上用單齒或多齒銑刀加工，由于單齒銑刀容易磨出需要的形狀。因而采用的較多，刀具應(yīng)仔細(xì)磨，以保證其鋒利并避免加工粗糙。采用無前角，后角為15°～20°的刀具可獲得滿意的加工狀況。刀齒的形狀應(yīng)能在試樣上加工出形狀和尺寸符合規(guī)定的缺口(見圖5)。

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缺口所含角度為45±1°，頂部曲率半徑為R0.25±0.025mm，缺口角平分面應(yīng)基本垂直于試樣表面，誤差不得大于2°。

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9.1.3.2通常，采用較高的銑削線速度和低進(jìn)刀量可以避免加工中過熱，不同材料的良好銑加工條件，可通過試驗(yàn)確定。

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9.1.3.3一個(gè)銑刀加工500個(gè)或更多缺口之后，應(yīng)用60倍放大鏡對缺口的粗糙度，角度和頂部半徑進(jìn)行檢查，若不符合規(guī)定，應(yīng)更換磨好的新刀具。

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9.1.4處理試樣在試驗(yàn)之前應(yīng)在23±2℃和相對濕度50±5%的條件下處理不少于24h。

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試驗(yàn)在同上條件下進(jìn)行，或在每一試樣從受控氣氛中取出后3min內(nèi)開始試驗(yàn)。

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9.1.5步驟

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9.1.5.1測量每一試樣缺口部尺寸，準(zhǔn)確至0.02mm，記錄缺口下寬度和試樣厚度。

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9.1.5.2緊固好試樣，使沖斷試樣的耗能示值在刻度的15%～85%范圍內(nèi)，記下沖擊能。

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9.1.5.3沖擊強(qiáng)度用沖擊能量除以缺口處厚度表示，其單位為kgf?cm/cm2。

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9.1.6試驗(yàn)報(bào)告

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報(bào)告中應(yīng)包括對材料的描述，處理及試驗(yàn)條件，平向或側(cè)向試驗(yàn)，沖擊強(qiáng)度平均值，若一次沖擊幾個(gè)試樣，記錄試樣數(shù)。

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以縱、橫向沖擊強(qiáng)度平均值比較小的一個(gè)作為試驗(yàn)結(jié)果。

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注：只有同樣標(biāo)稱厚度及同一斷裂類型的沖擊值才可進(jìn)行平均，若一組試樣中有不同斷裂類型應(yīng)加以說明并分別報(bào)告，試樣標(biāo)稱厚度標(biāo)在沖擊強(qiáng)度平均值后的括號(hào)中。

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9.1.7拋擲損失的校正

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9.1.7.1對于懸臂梁沖擊強(qiáng)度低于2.75kgf?cm/cm2(27J/m)的材料，應(yīng)作出拋擲損失的校正，試驗(yàn)步驟除與9.1.5規(guī)定相同外，還應(yīng)增加估算拋擲試樣斷裂部分能量的步驟，其方法如下：把試樣沖斷的自由端重新放在其沖斷前的位置，把擺錘抬高到它沖斷該試樣所升到的高度，再作一次沖擊，這樣試樣自由端大體可獲得它在試驗(yàn)中相同的速度，記錄這一沖擊能并除以試樣缺口處厚度，這個(gè)值與試驗(yàn)懸臂梁沖擊強(qiáng)度之差稱為估計(jì)懸臂梁凈沖擊強(qiáng)度。

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