理论教育 如何提高材料的冲击韧性?

如何提高材料的冲击韧性?

时间:2023-06-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:所谓冲击韧性,是指材料在冲击载荷的作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。冲击韧性的大小常用一次摆锤冲击弯曲试验来测定。当温度下降到某一范围时,冲击吸收功数值发生急剧下降的现象称为韧脆转变。因此,材料受大能量的冲击载荷作用时,其冲击抗力用冲击韧度αK 来衡量; 而小能量的多次冲击,其冲击抗力取决于材料的强度和塑性。

如何提高材料的冲击韧性?

上述刚度、强度、塑性和硬度都是在静载荷作用下测量的静态力学性能指标。在实际工作中,许多零件和工具是在冲击载荷的作用下工作的,如冲床的冲头、锻锤的锤杆、内燃机的活塞销与连杆、风动工具等。这类零件既要满足在静载荷作用下的刚度、强度、塑性和硬度等性能要求,还需具有足够的韧性。

所谓冲击韧性,是指材料在冲击载荷的作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。冲击韧性的大小常用一次摆锤冲击弯曲试验来测定。

冲击韧性测试前,先要选取标准试样,常用的有10 mm×10 mm×55 mm 的U 形缺口和V 形缺口试样。

测试原理与方法: 选取标准试样,试样的缺口背向摆锤冲击方向,将试样放在冲击试验机的支座上,把质量为m 的摆锤调到h1 高度后释放摆锤,利用冲击载荷将试样冲断,量出试样冲断后摆锤的高度h2,根据能量守恒原理,摆锤消耗的能量与试样吸收的能量相等。试样吸收的能量即试样被冲断所需的能量,用AK 表示。

式中 AK——冲击吸收功,J,其值可以从冲击试验机刻度盘上直接读取,如图1 -20 所示;

mg——摆锤的重力,N;

h1——摆锤的初始高度,m;(www.daowen.com)

h2——冲断试样后摆锤回升的高度,m。

把冲击吸收功AK 除以试样缺口横截面面积S,所得的值αK 称为材料的冲击韧度(J/cm2),即αK =AK/S。

试验表明,冲击韧性对材料的一些缺陷很敏感(如晶粒粗化、夹渣、气泡、偏析过热和回火脆性等),能够灵敏地反映出材料品质、宏观缺陷和显微组织方面的微小变化,因而是生产上用来检验冶炼、热加工得到的半成品和成品质量的有效方法之一。

材料的冲击韧性与温度有关。当温度下降到某一范围时,冲击吸收功数值发生急剧下降的现象称为韧脆转变。发生韧脆转变的温度范围称为韧脆转变温度,经常在低温下服役的船舶桥梁等结构材料的使用温度应高于其韧脆转变温度。

图1-20 冲击试验

在生产实践中,许多承受冲击载荷的零件,其工作条件为小能量多次冲击,它们的破坏是由多次冲击损伤的积累造成的,与一次大能量的冲击破坏有着本质的不同。因此,材料受大能量的冲击载荷作用时,其冲击抗力用冲击韧度αK 来衡量; 而小能量的多次冲击,其冲击抗力取决于材料的强度和塑性。

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