衝擊吸收功

衝擊吸收功

許多機械零件在工作中,往往要受到衝擊載荷的作用:如鍛錘的錘桿、內燃機車上的活塞銷等。衝擊載荷比靜載荷的破壞力要大得多。在選用製造這類零件的材料時,用靜載荷作用下的力學性能指標(強度、塑性、硬度)來衡量是不安全的。在衝擊載荷作用下,金屬材料抵抗破壞的能力可用材料的衝擊吸收功來表示,其數值越大,材料的抗衝擊能力越強。

簡介

衝擊吸收功是用規定形狀和尺寸的缺口試樣,在衝擊試驗力一次作用下折斷時耗費於產生兩個新的自由表面和一部分體積塑性變形所需的能量。

工程實際中的許多設備,例如採掘、鍛壓等機械都承受載入速度很快的衝擊載荷,就是一般工作比較平穩的機械,在起動、剎車和超載等情況下,衝擊載荷也是很難避免的。因為衝擊載荷的載入速度很大,材料的脆性破壞傾向顯著增加,特別是在衝擊載荷作用下材料又處於低溫、或具有引起應力集中的各種因素時,脆性破壞的危險性就更大。由此可見,評定上述情況下各種材料脆性破壞的傾向是十分必要的。

為了評定材料在衝擊載荷下脆性破壞的傾向,在工程實際中廣泛採用一次擺錘衝擊彎曲試驗,測定標準試樣在一次衝擊載荷作用下折斷時試樣所吸收的衝擊功,作為衡量材料抵抗衝擊斷裂能力的性能指標。

測量方法

衝擊吸收功是指將具有規定形狀和尺寸的金屬試樣,在一次衝擊力作用下折斷時所吸收的功。測量衝擊吸收功的普遍方式是擺錘彎曲衝擊試驗,即將標準衝擊試樣置於衝擊試驗機支座上,然後釋放具有一定位能的重錘,把試樣一次沖斷,沖斷試樣所消耗的功A除以試樣缺口處的橫斷面積F所得到的商稱為衝擊值,用a表示。

衝擊試驗作用

(1)設計選材或研製新材料,通常必須提出對材料衝擊韌性指標的要求。由於不同材料對缺口敏感程度不同,用拉伸試驗中測定的強度及塑性指標往往不能評定材料對缺口是否敏感,因此衝擊試驗是必不可少的力學性能試驗。

(2)衝擊試驗可以檢查和控制鋼材質量。由於衝擊試樣對材料的化學成分、冶煉方式與工藝流程、軋制方式、成品組織、取樣方向都非常敏感,因此其可以用來作為控制這些因素的有效手段。當鋼鐵產品中出現成分偏析、各種非金屬夾雜和內部組織不良等冶金和軋制缺陷時,都能從衝擊試驗中衝擊值明顯變化中反映出來,因此可以指導產品質量的控制。

(3)評定鋼材在高、低溫條件下的韌性。用系列衝擊試驗可以測定材料韌脆轉變溫度(FATT)。工程中有許多材料是在高溫下工作的,用高溫衝擊試驗可以評定這些材料在服役溫度的韌性特性。衝擊試驗可在很寬的溫度範圍內進行,一般最高可達1000℃,這個溫度可對各種高溫合金(如鎳基合金、鑄造合金)進行試驗;最低溫度可以在-192℃進行試驗。此溫度範圍適用於絕大部分金屬材料的服役溫度範圍。

衝擊韌性

衝擊韌性是指金屬材料在衝擊負荷作用下,抵抗破壞的能力。衝擊負荷的特點是載入速度快,作用時間短,金屬受到衝擊時應力分布和變形很不均勻,工件往往易開裂。

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