缺口沖擊試驗大的優(yōu)點(diǎn)就是測量迅速簡(jiǎn)便,所以將材料的沖擊韌度列為材料的常規力學(xué)。
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,判定工藝規范的執行情況。諸如疏松、夾雜、白點(diǎn)、流紋、過(guò)燒、過(guò)熱等以及變形時(shí)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(lái)。例如,40MnB鋼冶煉過(guò)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,據以控制加硼量,對于穩定冶煉質(zhì)量很有作用。注意,這種為控制冶金質(zhì)量對某類(lèi)材料提出的AK值要求,不可以照搬到其它類(lèi)材料上去,不可將此誤解為承受沖擊載荷的服役要求。
2)沖擊實(shí)驗的第二個(gè)重要應用是顯示材料的各種脆性。
如結構鋼在某些溫度范圍內沖擊吸收功急劇下降,出現所謂韌脆轉變、藍脆、重結晶脆、紅脆等現象,如圖5.5-8所示。
圖5.5-8 鋼的幾個(gè)脆性溫區
藍脆現象是指加熱到500℃左右出現沖擊吸收功嚴重下降的現象(靜加載下此溫度較低,碳鋼約出現在300℃左右),因這時(shí)表面氧化色呈藍色而得名。此現象與應變時(shí)效有關(guān),這種應變時(shí)效是在塑性變形過(guò)程中發(fā)生的,故也稱(chēng)為動(dòng)態(tài)應變時(shí)效。即當位錯運動(dòng)碰到交割或內應力峰受阻而暫時(shí)停留時(shí),溶質(zhì)原子在一定溫度下可借熱激活重新擴散到位錯周?chē)纬蓺鈭F,使位錯運動(dòng)困難,變形抗力增高,塑性下降呈現脆性。靜加載時(shí)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,錨住位錯運動(dòng),出現藍脆時(shí)的溫度較低。
在A1一A3溫度區間,此時(shí)鋼中為α和γ兩相混合組織,沖擊吸收功較低,這種現象稱(chēng)為重結晶脆性。在高溫度,若鋼中含硫量較高時(shí),會(huì )在晶界上產(chǎn)生FeS-Fe的共晶液體,沖擊吸收功嚴重下降,稱(chēng)為紅脆。
用系列沖擊試驗可測定材料的韌脆轉變溫度,供選材時(shí)參考,使材料不在冷脆狀態(tài)下工作,保證。
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,缺口造成應力應變集中,使材料的應力狀態(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度和塑性指標往往不能評定材料對缺口是否敏感,因此,設計選材或研制新材料時(shí),往往提出沖擊韌性指標。同時(shí)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(jià)值。
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