冲击试验的应用

二、冲击试验的应用

(一)评定金属材料的低温变脆倾向

有些金属材料，如工程上用的中低强度钢，在一般室温条件下并不显示脆性，但在低温时韧性则大幅下降而发生脆断，这种现象称为冷脆。历史上曾经发生过多次由于低温冷脆造成的船舶、桥梁等大型结构脆断的事故。例如，1965年，英国北海油田海上钻井平台由于温度突然下降而断裂，造成巨大损失。

采用系列冲击试验可以测定金属材料发生这种低温脆化现象时的温度。将一种材料加工成一批尺寸和形状相同的试样，在不同的温度下进行冲击试验，测出该材料的冲击吸收功与温度间的关系曲线，如图1-10所示。由图可见，材料的冲击吸收功随温度降低而减小，当试验温度降至某一温度区间时，冲击吸收功急剧降低，使试样断口由韧性断口变为脆性断口。因此，把这个温度区间就称为韧脆转变温度范围。在这个温度范围内，可根据有关标准确定某一温度为该材料的韧脆转变温度。

图1-10　冲击吸收功与温度的关系曲线

韧脆转变温度是衡量金属材料质量的一个重要指标。韧脆转变温度越低，材料的低温冲击性能就越好，这对于在寒冷地区和低温下工作的机械和工程结构(如运输机械、地面建筑、输送管道等)尤为重要。

(二)评定金属材料的冶金质量和热加工产品质量

冲击吸收功对金属材料的内部结构、缺陷等具有较高的敏感性。它能灵敏地反映出材料的品质、宏观缺陷和显微组织方面的微小变化，因而冲击试验是生产上用来检验冶炼、热加工、热处理工艺质量的有效方法。

1．评定原材料的冶金质量及热加工后的产品质量

原材料的缺陷如夹渣、气泡、严重分层、偏析以及夹杂物超级等，将严重影响钢材的质量，可通过测定冲击值及观察冲击断口间接评定冶金缺陷存在的严重程度。

2．锻造和热处理所造成的缺陷

如过热、过烧、白点、回火脆性、淬火及锻造裂纹、纤维组织各向异性等。

(三)评定金属材料对大能量冲击载荷的抵抗能力

对于一些特殊条件下服役的机件，如炮弹、装甲板等均承受大能量冲击，这时A_K值就是一个重要的抗力指标。对于一些承受大能量冲击的机件，为了防止其发生脆断，A_K值也可作为一个结构性能指标。研究表明，材料的塑性越高，抵抗大能量冲击的能力也就越强;但在小能量多次冲击的情况下，其冲击抗力则主要取决于强度，提高材料的冲击吸收功值并不能有效提高机件的使用寿命。