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為什麽要材料的測試衝擊韌度呢?原來許多零件和工具在工作過程中,往往受到衝擊載荷的作用,如衝床的衝頭、鍛錘的活塞銷與連杆等。由於衝擊載荷的加載速度高,作用時間短,使得金屬在受衝擊時,應力分布與變形很不均勻。故對承受衝擊載荷的零件來說,僅僅具有足夠的靜載荷強度指標是不夠的,還必須具有足夠抵抗衝擊載荷的能力,即衝擊韌度。衝擊韌度是材料抵抗衝擊載荷的能力。一般用Ak表示,衝擊韌度的單位為J/M。
擺錘衝擊試驗示意圖
目前最常用的衝擊韌度測量方法是使用擺錘衝擊試驗。試驗過程是把準備好的標準衝擊試樣放在衝擊試驗機的試樣架上,試樣缺口背向擺錘,將擺錘抬到一定高度h1,使其具有勢能,然後釋放擺錘,將試樣衝斷,擺錘繼續上升到一定高度h2,在忽略摩擦和阻尼等條件下,擺錘衝斷試樣所做的功稱為衝擊吸收功,以Ak表示,Ak的值可以通過衝擊試驗機的刻度盤讀取出來。Ak對一般常用鋼材來說,所測衝擊吸收功Ak越大,材料的韌性越好。
Ak值對材料組織缺陷十分敏感,是檢驗冶煉和熱加工質量的有效方法。另外,溫度對Ak影響較大,試驗表明,Ak隨溫度的降低而減小,當溫度降低到某一定範圍時,其衝擊吸收功急劇降低,表明斷裂由韌性狀態向脆性狀態發生轉變,此時的溫度稱韌脆轉變溫度。
韌脆轉變溫度的高低是金屬材料質量指標之一。韌脆轉變溫度越低,材料在低溫衝擊性能就越好。這對於在寒冷地區和低溫下工作的機械結構(如運輸機械、輸送管道等)尤為重要!