第三章 材料的冲击韧性及低温韧性

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2.多次冲击试验
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(1)冲击次数少于500-1000次， 与一次冲击相同； 冲击次数＞105时，典型 的疲劳断口特征。
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二、冲击韧性及其工程意义
1.一次冲击
三、冲击脆化效应 由于冲击载荷下的应力水平较高，可使许多位错
源同时开动，结果在单晶体中抑制了易滑移阶段的 产生和发展。此外，冲击载荷还增加位错密度和滑 移系数目，出现孪晶，减小位错运动自由行程的平 均长度，增加点缺陷浓度。上述诸点均使金属材料 在冲击载荷作用下塑性变形难以充分进行,导致屈服 强度和抗拉强度提高。
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②不同的A要求不同的强度与塑性配合。 ③高强度钢和超高强度钢的塑性和冲击韧性对提 高冲击疲劳抗力有较大作用；
而中、低强度钢的塑性和冲击韧性对提高冲击疲 劳抗力作用不大。
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Hale Waihona Puke Baidu
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➢中、低强度体心立方金属及合金或某些密排六方 晶体金属及合金，冲击韧性对温度敏感，冷脆材料
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高分子材料的低温脆性 PVC、PMMA、PS、PC、 PA-6、ABS、LDPE、HIPS
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低温脆性（T<tk）
➢ 韧性状态转变成脆性状态 ➢ 冲击吸收功明显下降 ➢ 断裂机理由微孔聚集变为穿晶解理 ➢ 断口特征由纤维状变为结晶状 tk为韧脆转变温度或冷脆转变温度
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➢面心立方材料，冲击 韧性很高无低温脆性现象 ➢高强度体心立方合金， 室温下冲击韧性很低， 韧脆转变现象不明显
冲击弯曲试验标准试样
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试样的安放
断口形貌
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冲击试验机种类
悬臂梁
简支梁
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2.冲击试样断裂过程分析
σc随温度变化很小
体心立方或密排六方
σs随温度升高急剧降低 ➢T>tk，σc>σs,韧性断裂 ➢T<tk，脆性断裂
面心立方 σs’随温度变化不大 脆性断裂现象不明显
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二、韧脆转化温度及其评价方法
韧性是材料塑性变形和断裂全过程吸收能量的能力
冲击功可分为：弹性变形功Ac， 塑性变形、变形强化和裂纹形成过程吸收的功Ap 裂纹扩展功Ad
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①强度高，塑性低，无裂纹扩展部分，裂纹难形成， 裂纹极易失稳扩展 ②强度较高，裂纹较难形成，具有一定的抵抗裂纹 扩展的能力 ③强度低，具有较好的抵御裂纹扩展的能力
③对σs大致相同的材料，根据AK值可以评定材料对
大能量冲击破坏的缺口敏感性。
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2.多次冲击 (1)某种冲击能量A下的冲断周次N； (2)要求的冲击工作寿命N时的冲断能量A 多冲抗力取决于塑性和强度： ①A高时，取决于塑性； A低时，取决于强度。
三、冲击脆化效应 在冲击载荷作用下，瞬间作用于位错上的应力相
当高，结果造成位错运动速率增加。因为位错宽度 及其能量与位错运动速率有关，位错运动速率的增 加将使派纳力增大。运动速率愈大，则能量愈大， 宽度愈小，故派纳力愈大。结果滑移临界切应力增 大，金属产生附加强化。
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§3.2 低温脆性
一、系列冲击实验与低温脆性
不同温度(低、室、高温)下的冲击试验。 冲击韧性αK(AK)与温度t的关系曲线(AK～t)。
评定材料： ➢低温脆性 ➢蓝脆 ➢重结晶脆性
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第三章 材料的冲击韧性及低温韧性
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3.1 冲击弯曲试验与冲击韧性
高速作用于物体上的载荷称为冲击载荷 冲击载荷与静载荷主要区别在于加载速率不同
加载速率即载荷施加于试样的速率，用单位时间内应力 增加的数值表示
冲击强度是度量材料在高速冲击下的韧性大小 和抗断裂能力的参数，是标准试样在冲击断裂 时单位面积上所消耗的能量
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一、冲击弯曲试验
1.一次冲击弯曲试验 冲击功 Ak=G(H1-H2)
衡量材料抵抗冲击 能力的指标
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1、能量法： (1) 低阶能：低于某一温度，冲 击能量基本不随温度而变化， 形成一平台。 低阶能开始上升的温度为tk为 无塑性或零塑性转变温度(即 NDT) NDT以下，断口由100％结晶 区(解理区)组成。
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(2)高于某一温度材料吸收的能量也基本不变， 形成一个上平台，称为“高阶能”。以高阶能对 应的温度为tk称为塑性断裂转变温度,记为FTP。
(1)冲击韧度或冲击值αKU(αKV): 用试样缺口处截面FN(cm2)去除AKU(AKV)
KV
( KU )
AKV ( AKU FN
)
KV(KU)是一个综合性的力学性能指标，与材料
的强度和塑性有关，单位为J／cm2
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(2)工程意义: ①反映出原始材料的冶金质量和热加工产品质量； ②测定材料的韧脆性转变温度；