缺口沖擊試驗的應(yīng)用

缺口沖擊試驗大的優(yōu)點(diǎn)就是測量迅速簡便，所以將材料的沖擊韌度列為材料的常規(guī)力學(xué)性能。

  1）沖擊韌度可用于控制冶煉和鑄、鍛、焊、熱處理等熱加工工藝的質(zhì)量，判定工藝規(guī)范的執(zhí)行情況。諸如疏松、夾雜、白點(diǎn)、流紋、過燒、過熱等以及變形時效、回火脆性等等都可以從沖擊吸收功的大小明顯反映出來。例如，40MnB鋼冶煉過程中，用擺錘沖擊試驗可以很靈敏地反映出“硼相”的析出情況，據(jù)以控制加硼量，對于穩(wěn)定冶煉質(zhì)量很有作用。注意，這種為控制冶金質(zhì)量對某類材料提出的AK值要求，不可以照搬到其它類材料上去，更不可將此誤解為承受沖擊載荷的服役性能要求。

  2）沖擊實驗的第二個重要應(yīng)用是顯示材料的各種脆性。

如結(jié)構(gòu)鋼在某些溫度范圍內(nèi)沖擊吸收功急劇下降，出現(xiàn)所謂韌脆轉(zhuǎn)變、藍(lán)脆、重結(jié)晶脆、紅脆等現(xiàn)象，如圖5.5-8所示。

圖5.5-8  鋼的幾個脆性溫區(qū)

  藍(lán)脆現(xiàn)象是指加熱到500℃左右出現(xiàn)沖擊吸收功嚴(yán)重下降的現(xiàn)象（靜加載下此溫度較低，碳鋼約出現(xiàn)在300℃左右），因這時表面氧化色呈藍(lán)色而得名。此現(xiàn)象與應(yīng)變時效有關(guān)，這種應(yīng)變時效是在塑性變形過程中發(fā)生的，故也稱為動態(tài)應(yīng)變時效。即當(dāng)位錯運(yùn)動碰到交割或內(nèi)應(yīng)力峰受阻而暫時停留時，溶質(zhì)原子在一定溫度下可借熱激活重新擴(kuò)散到位錯周圍形成氣團(tuán)，使位錯運(yùn)動困難，變形抗力增高，塑性下降呈現(xiàn)脆性。靜加載時由于變形速度較小，因此在較低溫度下溶質(zhì)原子就可以獲得足夠激活能，形成氣團(tuán)，錨住位錯運(yùn)動，出現(xiàn)藍(lán)脆時的溫度較低。

  在A1一A3溫度區(qū)間，此時鋼中為α和γ兩相混合組織，沖擊吸收功較低，這種現(xiàn)象稱為重結(jié)晶脆性。在更高溫度，若鋼中含硫量較高時，會在晶界上產(chǎn)生FeS-Fe的共晶液體，沖擊吸收功嚴(yán)重下降，稱為紅脆。

  用系列沖擊試驗可測定材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，供選材時參考，使材料不在冷脆狀態(tài)下工作，保證安全。

  3）沖擊實驗由于其本身反映材料對大能量一次沖擊載荷下破壞的缺口敏感性。零部件截面的急劇變化從廣義上都可視作缺口，缺口造成應(yīng)力應(yīng)變集中，使材料的應(yīng)力狀態(tài)變硬，承受沖擊能量的能力變差。由于不同材料對缺口的敏感程度不同，用拉伸試驗中測定的強(qiáng)度和塑性指標(biāo)往往不能評定材料對缺口是否敏感，因此，設(shè)計選材或研制新材料時，往往提出沖擊韌性指標(biāo)。同時對某些特殊服役條件下的零件（如彈殼、裝甲板、石油射孔槍等）也有一定參考價值。