【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 、應(yīng)力集中。由于加載速率提高，金屬形變速率也隨之增加。 ? 沖擊載荷對(duì)材料的作用效果或破壞效應(yīng)大于靜載荷。 材料在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力，稱為沖擊韌性。 示例：玻璃在沖擊載荷作用下非常容易破裂，說明其沖擊韌性很低。 沖擊試驗(yàn) ? 沖擊試樣 ? 沖擊試驗(yàn)原理 ? 一次擺錘沖擊試驗(yàn) ? 沖擊韌性的表示方法 ? 如不能制備標(biāo)準(zhǔn)試佯，可采用寬度 5mm等小尺寸試祥 ,試樣的其他尺寸及公差與相應(yīng)缺口的標(biāo)準(zhǔn)試樣相同，缺口應(yīng)開在試樣的窄面上。其中5mm 10mm 55mm試樣常用于薄板材料的檢驗(yàn)。 ? 焊接接頭沖擊試樣的形狀和尺寸與相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)試樣相同，但其缺口軸線應(yīng)當(dāng)垂直焊縫表面。 原理 ? 沖擊韌性可以通過一次擺錘沖擊試驗(yàn)來測(cè)定，試驗(yàn)時(shí)將帶有 U型或 V型缺口的沖擊試樣放在試驗(yàn)機(jī)架的支座上，將擺錘升至高度 H1，使其具有勢(shì)能mgH1；然后使擺錘由此高度自由下落將試樣沖斷，并向另一方向升高至 H2，這時(shí)擺錘的勢(shì)能為mgH2。 ? 所以，擺錘用于沖斷試樣的能量 AK=mg（ H1H2），即為沖擊功（焦耳 /J）。 ? 國(guó)標(biāo) GB/T229－ 1994 ? 沖擊功吸收功：表征金屬材料沖擊韌性高低的指標(biāo)是沖擊功吸收功，也就是材料在斷裂前所吸收的能量。 ? 根據(jù)試樣缺口的不同，沖擊吸收功用 AKV和AKU表示，單位為焦耳，數(shù)值可從試驗(yàn)機(jī)的刻度盤上讀出。 ? 國(guó)標(biāo) GB/T229－ 2022 ? 沖擊吸收能量：表征金屬材料沖擊韌性高低的指標(biāo)是沖擊吸收能量 。 ? K＝ mg（ H1H2） ? 按照國(guó)標(biāo) GB/T229－ 2022， U型缺口試樣和 V型缺口試樣的沖擊能量分別表示為 KU和 KV，并用下標(biāo)數(shù)字 2或 8表示擺錘刀刃半徑，如 KU2 ，其單位是焦耳（ J）。 ? 沖擊吸收能量的大小直接由試驗(yàn)機(jī)的刻度盤上直接讀出。 ? 沖擊吸收能量的值越大，材料的韌性越大，越可以承受較大的沖擊載荷。 ? 沖擊吸收能量 K或沖擊韌性值 K越大，材料的韌性越大，越可以承受較大的沖擊載荷。一般把沖擊吸收能量低的材料稱為脆性材料，沖擊吸收能量高的材料稱為韌性材料。 【 小資料 】 GB/T 229－ 2022與 GB/T 229－1994相比，在金屬?zèng)_擊韌性的名稱和符號(hào)等方面有較大變化，為方便讀者學(xué)習(xí)，將關(guān)于金屬材料沖擊韌性的新、舊標(biāo)準(zhǔn)名稱和符號(hào)對(duì)照列于下表中。 新標(biāo)準(zhǔn) GB/T229－ 2022 舊標(biāo)準(zhǔn) GB/T229－ 1994 名稱 符號(hào) 名稱 符號(hào) 沖擊吸收能量 K 沖擊吸收功 AK U型缺口試樣在 2mm錘刃下的沖擊吸收能量 KU 2 U型缺口沖擊吸收功 (2mm錘刃 ) AKU U型缺口試樣在 8mm錘刃下的沖擊吸收能量 KU 8 V型缺口試樣在 2mm錘刃下的沖擊吸收能量 KV 2 V型缺口沖擊吸收功 (2mm錘刃 ) AKV V型缺口試樣在 2mm錘刃下的沖擊吸收能量 KV 8 轉(zhuǎn)變溫度 Tt 韌脆轉(zhuǎn)變溫度 TC ? 缺口沖擊試驗(yàn)最大的優(yōu)點(diǎn)就是測(cè)量迅速簡(jiǎn)便 ? 用于控制材料的冶金質(zhì)量和鑄造、鍛造、焊接及熱處理等熱加工工藝的質(zhì)量。 ? 用來評(píng)定材料的冷脆傾向（測(cè)定韌脆轉(zhuǎn)變溫度）。設(shè)計(jì)時(shí)要求機(jī)件的服役溫度高于材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。 ? 缺口沖擊試驗(yàn)由于其本身反映一次或少數(shù)次大能量沖擊破斷抗力，因此對(duì)某些特殊服役條件下的零件，如彈殼、裝甲板、石油射孔槍等，有一定的參考價(jià)值。 ? 通過一次擺錘沖擊試驗(yàn)測(cè)定的沖擊吸收吸收能量 K是一個(gè)由強(qiáng)度和塑性共同決定的綜合性力學(xué)性能指標(biāo)，不能直接用于零件和構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算，但它是一個(gè)重要參考，所以將材料的沖擊韌性列為金屬材料的常規(guī)力學(xué)性能， ReL()、 Rm、 A、 Z和 K被稱為金屬材料常規(guī)力學(xué)性能的五大指標(biāo)。 低溫脆性 ? 低溫脆性 ——隨溫度降低，材料由韌性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)的現(xiàn)象 。 ? 冷脆： 材料因溫度降低導(dǎo)致沖擊韌性的急劇下降并引起脆性破壞的現(xiàn)象。 ? 對(duì)壓力容器、橋梁、汽車、船舶的影響較大。 體心立方金屬具有韌脆轉(zhuǎn)變溫度，而大多數(shù)面心立方金屬?zèng)]有。 ? 沖擊韌性與溫度有密切的關(guān)系 ， 溫度降低 ， 沖擊韌性隨之降低 。 當(dāng)?shù)陀谀骋粶囟葧r(shí)材料的韌性急劇下降 ， 材料將由韌性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài) 。 這一溫度稱為 轉(zhuǎn)變溫度 （ Tt ） 。 ? 轉(zhuǎn)變溫度 （ Tt ） 越低 ， 表明材料的低溫韌性越好 ， 對(duì)于在寒冷地區(qū)使用的材料要十分 重要。 ? 金屬材料的成分對(duì) 韌脆轉(zhuǎn)變溫度 的影響很大 ， 一般的碳素鋼 ， 其韌脆轉(zhuǎn)變溫度 （ Tt ） 大約為 20℃ ， 某些合金鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度 （ Tt ） 可達(dá) 40℃ 以下 。 TITANIC 建造中的 Titanic 號(hào) TITANIC的沉沒與船體材料的質(zhì)量直接有關(guān) 1912年 4月號(hào)稱永不沉沒的泰坦尼克號(hào)（ Titanic）首航沉沒于冰海，成了20世紀(jì)令人難以忘懷的悲慘海難。 20世紀(jì) 80年代后，材料科學(xué)家通過對(duì)打撈上來的泰坦尼克號(hào)船板進(jìn)行研究，回答了 80年的未解之謎。由于 Titanic 號(hào)采用了含硫高的鋼板，韌性很差，特別是在低溫呈脆性。所以，當(dāng)船在冰水中撞擊冰山時(shí)，脆性船板使船體產(chǎn)生很長(zhǎng)的裂紋，海水大量涌入使船迅速沉沒。下圖中左面的試樣取自海底的 Titanic號(hào)，沖擊試樣是典型的脆性斷口，右面的是近代船用鋼板的沖擊試樣。 沖擊韌性的途徑 沖擊韌性是一個(gè)對(duì)材料組織結(jié)構(gòu)相當(dāng)敏感的量 ， 所以提高材料的沖擊韌性的途徑有： ? 改變材料的成分 ， 如加入釩 、 鈦 、 鋁 、氮等元素 ， 通過細(xì)化晶粒來提高其韌性， 尤其是低溫韌性； ? 提高材料的冶金質(zhì)量 ， 減少偏析 、 夾渣、 氣泡等缺陷； 五、疲勞強(qiáng)度 想一想想一想人工作久了就會(huì)感到疲勞，難道金屬工作久了也會(huì)疲勞嗎？ 金屬的疲勞能得到恢復(fù)嗎？ ?金屬材料在受到交變應(yīng)力或重復(fù)循環(huán)應(yīng)力時(shí)，往往在工作應(yīng)力小于屈服強(qiáng)度的情況下突然斷裂，這種現(xiàn)象稱為疲勞。 ? 1998年 6月 3日，德國(guó)發(fā)生了戰(zhàn)后最慘重的一起鐵路交通事故。一列高速列車脫軌，造成 100多人遇難。 ? 事故的原因已經(jīng)查清，是因?yàn)橐还?jié)車廂的車輪“內(nèi)部疲勞斷裂”引起的。首先是一個(gè)車輪的輪箍發(fā)生斷裂，導(dǎo)致車輪脫軌，進(jìn)而造成車廂橫擺，此時(shí)列車正好過橋，橫擺的車廂以其巨大的力量將橋墩撞斷，造成橋梁坍塌，壓住了通過的列車車廂，并使已通過橋洞的車頭及前 5節(jié)車廂斷開，而后面的幾節(jié)車廂則在巨大慣性的推動(dòng)下接二連三地撞在坍塌的橋體上，從而導(dǎo)致了