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(shí)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(shí)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。