第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
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第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
二、冲击韧性及其工程意义
aKV值对冲击疲劳抗力的影响。 这是因为中强度钢的冲击韧度已经比较高，再增加 aKU值对提高冲击疲劳抗力的影响甚微；而对高强度水 平材料，冲击韧度比较低，适当提高一些韧性对提高冲 击疲劳抗力的影响比较突出。 应当指出，上述冲击疲劳的规律都是用小试样试验 得出的结果，在应用于大尺寸的实际机件时，要结合具 体情况慎重分析，要考虑应力状态和尺寸效应问题，必 要时还要进行断裂力学分析，以防发生脆断。
三、冲击脆化效应
静载荷下机件所受的应力，主要与机件的形状及载荷 的类型和大小有关。 而在冲击负荷下，由于负荷的能量性质使整个承载 系统承受冲击能．因此，机件及与机件相连物体的刚度 都直接影响冲击过程的持续时间，从而影响加载速度和 惯性力的大小 由于冲击过程持续时间很短而测不准确， 就很难按惯性力计算机件内的应力．所以，冲击载荷下 的应力通常按能量守恒法计算，并假定冲击能全部转换 成机件内的弹性能．再计算应力和应变．
18
第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
三、冲击脆化效应
尽管机件在冲击载荷作用下的失效类型和静载荷
一样，仍表现为过量弹性变形、过量塑性变形和断裂，
但在分析冲击载荷下机件的失效及材料的力学行
为时必须注意冲击载荷本身的特性。
19
第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
15
第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
二、冲击韧性及其工程意义
不同的冲击能量要求不同 的强度与塑性配合。
说明不同冲击能量下，要 求的强度与塑性配合不同．例 如锻锤锤杆，原用45Cr钢油淬， 650℃回火，αk值高，强度低， 使用过程中常易折断，寿命低。 根据多冲疲劳抗力变化规律， 改用盐水淬火加中温回火，强 度提高， αk值降低，使用寿 命明显提高．
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
二、冲击韧性及其工程意义
人们一直将akv(aku)视为材料抵抗冲击载荷作用的力
学性能指标，用来评定材料的韧脆程度，作为保证机件
安全设计的指标。 但akv(aku)表示单位面积的平均冲击功值，是一个数学 平均量。实际上冲击试样承受弯曲载荷，缺口截面上的 应力应变分布是极不均匀的，塑性变形和试样所吸收的 功主要集中在缺口附近，故取平均值是毫无物理意义的，
第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§3-1冲击弯曲试验与冲击韧性 §3-2低温脆性
1
第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
一、冲击弯曲试验 1.一次冲击弯曲试验
缺口试样一次冲击弯曲试验 原理如图3-1所示。试验在摆锤 式冲击试验机上进行，将试样水 平放臵于试验机支座上，缺口位 于冲击相背方向。冲击时将具有 一定质量G的摆锤举至具有一定 高度H1的位臵，使其获得一定位
12
第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
二、冲击韧性及其工程意义
冲击能量高时，材料的多次冲击抗力主要取决于塑 性；冲击能量低时，材料的多冲抗力主要取决于强度。 多数受冲击载荷作用的机件，均在数万到数百万
次以上，属于小能量冲击，其冲击抗力主要取决于强
度，在选材或制定工艺时应尽量考虑强度的主导作用，
20
第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
三、冲击脆化效应
静载荷下机件所受的应力，主要与机件的形状及载荷
的类型和大小有关。 众所周知，弹性变形是以声速在介质中传播的。在 金属介质如钢中，声速达到了4982m／s，而普通摆锤冲 击试验时绝对变形速度只有5～5.5m／s，这样，冲击弹
缺陷；还可检查过热、过挠、回火脆性等锻造或热处理 缺陷。
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第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
二、冲击韧性及其工程意义
测定材料的韧脆性转变温度。根据系列冲击试验(低温
冲击试验)可获得AK与温度的关系曲线，据此确定材料的
韧脆转变温度，以供选材参考或抗脆断设计。 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。
2
能GH1。
第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
一、冲击弯曲试验
释放摆锤冲断试样后摆锤
的剩余能量为GH2，则摆锤冲断
试样失去的位能为GH1-GH2，此
即为试样变形和断裂所吸收的
功，称为冲击吸收功，以AK表 示，单位为J。具体的试验与方 法及操作规范可参考GB 229-84 和GB2106-80。
24
第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-2低温脆性
一、系列冲击实验与低温脆性
系列冲击实验在材料研究与生产实际中应用较广， 因为它比其他实验方法更能灵敏地反映出材料力学性 能随内因和外因变化的差异。 对某些材料，当冲击实验分别在低温、室温和高 温下进行时可以得到一系列冲击值AK(或aK)，这种材料 冲击韧性与温度的关系曲线，即AK-t或aK-t。这种不同 温度下的冲击试验称为系列冲击试验。据此可以评定 材料的低温脆性、蓝脆和重结晶脆性等。而这些脆性 是材料使用中力图避免出现的，因此系列冲击试验有 一定的实用意义． 25
第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-2低温脆性
一、系列冲击实验与低温脆性
系列冲击实验证明：体心立方金属及合金或某些密 排六方晶体金属及合金，尤其是工程上常用的中、低强 度结构钢，当试验温度低于某一温度tk时，材料由韧性状 态变为脆性状态，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， 这就是低温脆性。转变温度tk称为韧脆转变温度或冷脆转 变温度。面心立方金属及合金一般没有低温脆性现象， 但在20-42K极低温度下奥氏体钢及铝合金有冷脆性。高 强度钢及超高强度钢在很宽温度范围内冲击吸收功均较 低，故韧脆转变不明显。
不应盲目追求塑性和冲击韧性。
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第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
二、冲击韧性及其工程意义
图3-5为35钢经200℃和500℃回火的多冲曲线．两 条曲线在10 2周次左右处相交。在交点以左，经500℃ 回火材料的塑性高， 强度低，其冲击疲 劳抗力高，寿命长； 在交点以右，冲击 能量低时，经200℃ 回火材料的强度高， 塑性低，其冲疲劳 抗力高，寿命长
8
所以这指标目前已不大使用。
第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
二、冲击韧性及其工程意义
冲击功AK虽可表示材料的变脆倾向，但不能真正反 映材料的韧脆程度。因为用于冲断试样的冲击功AK并非
完全被试样的变形和断裂过程所吸收，其中有一部分功
消耗子空气阻力、机身振动、轴承与测量机构的摩擦及 冲断试样的飞出等。 尽管冲击吸收功不能真正代表材料的韧性程度，但 由于它对材料成分、内部组织变化十分敏感，而且一次
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第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
一、冲击弯曲试验 2.多次冲击弯曲试验
实践表明，即使那些通常承受剧烈冲击载荷的机 件，也很少有只经受一次或几次冲击就断裂的。 当试样破坏前承受的冲击次数少于500-l000次，试样 断裂的规律与一次冲击相同； 当冲击次数N＞l05时破坏后具有典型的疲劳断口特征。 这表明它是各次冲击损伤积累的结果，根本不同于 一次冲击破坏的过程，所以多冲抗力不能用AK值简单 代替。因此，为了解决机件多冲断裂失效问题，应对 材料进行小能量的多次冲击试验，提出多冲抗力，并 5 研究它的变化规律。
性变形总能跟上冲击外力的变化，因而应变速率对金属
材料的弹性行为及弹性模量没有影响 而应变速率对塑 性变形、断裂及有关的力学性能有显著的影响．
21
第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
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。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。 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． 22
23
第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
三、冲击脆化效应
塑性和韧性随着应变速率增加而变化的特征与断 裂方式有关。如在一定加载规范和温度下，材料产生 正断，则断裂应力变化不大，塑性随应变速率的增加
而减小。如果材料产生剪断，则断裂应力随应变速率
提高显著增加，塑性可能不变，也可能提高。
第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
三、冲击脆化效应
在静载下，塑性变形较均匀地分布于各个晶粒中。 在冲击载荷下，塑性变形主要集中在某些局部区域， 这表明冲击载荷下的塑性变形是极不均匀的。这种不均 匀情况限制了塑性变形的发展，导致屈服强度和抗拉强 度提高。且屈服强度提高得较多，抗拉强度提高得较少。 材料塑性相应变速率之间并无单值依存关系，在大 多数情况下，缺口试样冲击试验时的塑性比静载试验的 要低．在高速变形时，某些金属可能显示出高塑性，如 密排六方金属爆炸成型就是如此．
第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
二、冲击韧性及其工程意义 1.一次冲击
用试样缺口处截面FN(cm2)去除AKV(AKU)，便得 到冲击韧度或冲击值aKV(aKU)，即
aKV(aKU)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/m2。
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第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
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第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
二、冲击韧性及其工程意义
aKV值对冲击疲劳抗力的影响。 材料强度不同对冲击疲劳抗力的影响不同。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。 见图3-7，高强度时， σb＝l500MPa，随aKU值 增加，冲击疲劳抗力显著 增大；而低强度时，σb ＝l000MPa，随aKU值增加， 冲击疲劳抗力提高不多。
第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
一、冲击弯曲试验
多次冲击试验在落锤式多次 冲击试验机PC-150上进行，冲击 频率为450周次/min和600周次 /min。冲击能量靠冲程调节而变 换(0.1-1.5J)，可做多冲弯曲、 拉伸和压缩试验。试验后可绘制 出冲击功A--冲断次数N曲线，如 图3-4所示。从A-N多冲曲线不难 看出，随冲击功A的减少，冲断 次数N增加。 6
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第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
二、冲击韧性及其工程意义 2.多次冲击
目前还没有统一表示多冲抗力的方法，一般用某 种冲击能量A下的冲断周次N或用要求的冲力工作寿命N 时的冲断能量A来表示试样的多冲抗力。 材料的多冲抗力是一个取决于强度和塑性的综合
力学性能，它的变化有如下一些规律。
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第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
二、冲击韧性及其工程意义
不同的冲击能量要求不同 的强度与塑性配合。
图3-6为40钢强度、塑性、 冲击韧性及不同能量下的冲断 次数与回火温度的关系．由图 可见，40钢的冲击疲劳抗力随 回火温度的变化不是单调的变 化，而是在某一温度下有一个 峰值，且此峰值随冲击能量增 加向高温方向移动．
3
第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
一、冲击弯曲试验
国家标准ຫໍສະໝຸດ Baidu定冲击弯曲试验用标准试样分别为夏比 (charpy)U型缺口试样和夏比V型缺口试样，两种试样的形状 及尺寸如图所示。所测得的冲击吸收功分别记为AKU和AKV 。 另外，测量陶瓷、铸铁或工具钢等脆性材料的冲击吸收 功时，常采用10mm×l0mm×10mm的无缺口冲击试样。
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冲击弯曲试验方法简便易行，所以仍被广泛采用。
第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
二、冲击韧性及其工程意义
一次冲击弯曲试验主要有以下几方面用途：
它能反映出原始材料的冶金质量和热加工产品的质量。
通过测量AK值和对冲断试样的断口分析，可揭示原材料
中的气孔、夹杂、偏析、严重分层和夹杂物超标等冶金
第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
二、冲击韧性及其工程意义
aKV值对冲击疲劳抗力的影响。 这是因为中强度钢的冲击韧度已经比较高，再增加 aKU值对提高冲击疲劳抗力的影响甚微；而对高强度水 平材料，冲击韧度比较低，适当提高一些韧性对提高冲 击疲劳抗力的影响比较突出。 应当指出，上述冲击疲劳的规律都是用小试样试验 得出的结果，在应用于大尺寸的实际机件时，要结合具 体情况慎重分析，要考虑应力状态和尺寸效应问题，必 要时还要进行断裂力学分析，以防发生脆断。
三、冲击脆化效应
静载荷下机件所受的应力，主要与机件的形状及载荷 的类型和大小有关。 而在冲击负荷下，由于负荷的能量性质使整个承载 系统承受冲击能．因此，机件及与机件相连物体的刚度 都直接影响冲击过程的持续时间，从而影响加载速度和 惯性力的大小 由于冲击过程持续时间很短而测不准确， 就很难按惯性力计算机件内的应力．所以，冲击载荷下 的应力通常按能量守恒法计算，并假定冲击能全部转换 成机件内的弹性能．再计算应力和应变．
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第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
三、冲击脆化效应
尽管机件在冲击载荷作用下的失效类型和静载荷
一样，仍表现为过量弹性变形、过量塑性变形和断裂，
但在分析冲击载荷下机件的失效及材料的力学行
为时必须注意冲击载荷本身的特性。
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第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
15
第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
二、冲击韧性及其工程意义
不同的冲击能量要求不同 的强度与塑性配合。
说明不同冲击能量下，要 求的强度与塑性配合不同．例 如锻锤锤杆，原用45Cr钢油淬， 650℃回火，αk值高，强度低， 使用过程中常易折断，寿命低。 根据多冲疲劳抗力变化规律， 改用盐水淬火加中温回火，强 度提高， αk值降低，使用寿 命明显提高．
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
二、冲击韧性及其工程意义
人们一直将akv(aku)视为材料抵抗冲击载荷作用的力
学性能指标，用来评定材料的韧脆程度，作为保证机件
安全设计的指标。 但akv(aku)表示单位面积的平均冲击功值，是一个数学 平均量。实际上冲击试样承受弯曲载荷，缺口截面上的 应力应变分布是极不均匀的，塑性变形和试样所吸收的 功主要集中在缺口附近，故取平均值是毫无物理意义的，
第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§3-1冲击弯曲试验与冲击韧性 §3-2低温脆性
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第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
一、冲击弯曲试验 1.一次冲击弯曲试验
缺口试样一次冲击弯曲试验 原理如图3-1所示。试验在摆锤 式冲击试验机上进行，将试样水 平放臵于试验机支座上，缺口位 于冲击相背方向。冲击时将具有 一定质量G的摆锤举至具有一定 高度H1的位臵，使其获得一定位
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第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
二、冲击韧性及其工程意义
冲击能量高时，材料的多次冲击抗力主要取决于塑 性；冲击能量低时，材料的多冲抗力主要取决于强度。 多数受冲击载荷作用的机件，均在数万到数百万
次以上，属于小能量冲击，其冲击抗力主要取决于强
度，在选材或制定工艺时应尽量考虑强度的主导作用，
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第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
三、冲击脆化效应
静载荷下机件所受的应力，主要与机件的形状及载荷
的类型和大小有关。 众所周知，弹性变形是以声速在介质中传播的。在 金属介质如钢中，声速达到了4982m／s，而普通摆锤冲 击试验时绝对变形速度只有5～5.5m／s，这样，冲击弹
缺陷；还可检查过热、过挠、回火脆性等锻造或热处理 缺陷。
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第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
二、冲击韧性及其工程意义
测定材料的韧脆性转变温度。根据系列冲击试验(低温
冲击试验)可获得AK与温度的关系曲线，据此确定材料的
韧脆转变温度，以供选材参考或抗脆断设计。 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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能GH1。
第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
一、冲击弯曲试验
释放摆锤冲断试样后摆锤
的剩余能量为GH2，则摆锤冲断
试样失去的位能为GH1-GH2，此
即为试样变形和断裂所吸收的
功，称为冲击吸收功，以AK表 示，单位为J。具体的试验与方 法及操作规范可参考GB 229-84 和GB2106-80。
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第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-2低温脆性
一、系列冲击实验与低温脆性
系列冲击实验在材料研究与生产实际中应用较广， 因为它比其他实验方法更能灵敏地反映出材料力学性 能随内因和外因变化的差异。 对某些材料，当冲击实验分别在低温、室温和高 温下进行时可以得到一系列冲击值AK(或aK)，这种材料 冲击韧性与温度的关系曲线，即AK-t或aK-t。这种不同 温度下的冲击试验称为系列冲击试验。据此可以评定 材料的低温脆性、蓝脆和重结晶脆性等。而这些脆性 是材料使用中力图避免出现的，因此系列冲击试验有 一定的实用意义． 25
第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-2低温脆性
一、系列冲击实验与低温脆性
系列冲击实验证明：体心立方金属及合金或某些密 排六方晶体金属及合金，尤其是工程上常用的中、低强 度结构钢，当试验温度低于某一温度tk时，材料由韧性状 态变为脆性状态，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， 这就是低温脆性。转变温度tk称为韧脆转变温度或冷脆转 变温度。面心立方金属及合金一般没有低温脆性现象， 但在20-42K极低温度下奥氏体钢及铝合金有冷脆性。高 强度钢及超高强度钢在很宽温度范围内冲击吸收功均较 低，故韧脆转变不明显。
不应盲目追求塑性和冲击韧性。
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第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
二、冲击韧性及其工程意义
图3-5为35钢经200℃和500℃回火的多冲曲线．两 条曲线在10 2周次左右处相交。在交点以左，经500℃ 回火材料的塑性高， 强度低，其冲击疲 劳抗力高，寿命长； 在交点以右，冲击 能量低时，经200℃ 回火材料的强度高， 塑性低，其冲疲劳 抗力高，寿命长
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所以这指标目前已不大使用。
第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
二、冲击韧性及其工程意义
冲击功AK虽可表示材料的变脆倾向，但不能真正反 映材料的韧脆程度。因为用于冲断试样的冲击功AK并非
完全被试样的变形和断裂过程所吸收，其中有一部分功
消耗子空气阻力、机身振动、轴承与测量机构的摩擦及 冲断试样的飞出等。 尽管冲击吸收功不能真正代表材料的韧性程度，但 由于它对材料成分、内部组织变化十分敏感，而且一次
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第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
一、冲击弯曲试验 2.多次冲击弯曲试验
实践表明，即使那些通常承受剧烈冲击载荷的机 件，也很少有只经受一次或几次冲击就断裂的。 当试样破坏前承受的冲击次数少于500-l000次，试样 断裂的规律与一次冲击相同； 当冲击次数N＞l05时破坏后具有典型的疲劳断口特征。 这表明它是各次冲击损伤积累的结果，根本不同于 一次冲击破坏的过程，所以多冲抗力不能用AK值简单 代替。因此，为了解决机件多冲断裂失效问题，应对 材料进行小能量的多次冲击试验，提出多冲抗力，并 5 研究它的变化规律。
性变形总能跟上冲击外力的变化，因而应变速率对金属
材料的弹性行为及弹性模量没有影响 而应变速率对塑 性变形、断裂及有关的力学性能有显著的影响．
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第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
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。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。 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． 22
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第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
三、冲击脆化效应
塑性和韧性随着应变速率增加而变化的特征与断 裂方式有关。如在一定加载规范和温度下，材料产生 正断，则断裂应力变化不大，塑性随应变速率的增加
而减小。如果材料产生剪断，则断裂应力随应变速率
提高显著增加，塑性可能不变，也可能提高。
第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
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三、冲击脆化效应
在静载下，塑性变形较均匀地分布于各个晶粒中。 在冲击载荷下，塑性变形主要集中在某些局部区域， 这表明冲击载荷下的塑性变形是极不均匀的。这种不均 匀情况限制了塑性变形的发展，导致屈服强度和抗拉强 度提高。且屈服强度提高得较多，抗拉强度提高得较少。 材料塑性相应变速率之间并无单值依存关系，在大 多数情况下，缺口试样冲击试验时的塑性比静载试验的 要低．在高速变形时，某些金属可能显示出高塑性，如 密排六方金属爆炸成型就是如此．
第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
二、冲击韧性及其工程意义 1.一次冲击
用试样缺口处截面FN(cm2)去除AKV(AKU)，便得 到冲击韧度或冲击值aKV(aKU)，即
aKV(aKU)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/m2。
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§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
二、冲击韧性及其工程意义
aKV值对冲击疲劳抗力的影响。 材料强度不同对冲击疲劳抗力的影响不同。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。 见图3-7，高强度时， σb＝l500MPa，随aKU值 增加，冲击疲劳抗力显著 增大；而低强度时，σb ＝l000MPa，随aKU值增加， 冲击疲劳抗力提高不多。
第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
一、冲击弯曲试验
多次冲击试验在落锤式多次 冲击试验机PC-150上进行，冲击 频率为450周次/min和600周次 /min。冲击能量靠冲程调节而变 换(0.1-1.5J)，可做多冲弯曲、 拉伸和压缩试验。试验后可绘制 出冲击功A--冲断次数N曲线，如 图3-4所示。从A-N多冲曲线不难 看出，随冲击功A的减少，冲断 次数N增加。 6
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§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
二、冲击韧性及其工程意义 2.多次冲击
目前还没有统一表示多冲抗力的方法，一般用某 种冲击能量A下的冲断周次N或用要求的冲力工作寿命N 时的冲断能量A来表示试样的多冲抗力。 材料的多冲抗力是一个取决于强度和塑性的综合
力学性能，它的变化有如下一些规律。
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§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
二、冲击韧性及其工程意义
不同的冲击能量要求不同 的强度与塑性配合。
图3-6为40钢强度、塑性、 冲击韧性及不同能量下的冲断 次数与回火温度的关系．由图 可见，40钢的冲击疲劳抗力随 回火温度的变化不是单调的变 化，而是在某一温度下有一个 峰值，且此峰值随冲击能量增 加向高温方向移动．
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§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
一、冲击弯曲试验
国家标准ຫໍສະໝຸດ Baidu定冲击弯曲试验用标准试样分别为夏比 (charpy)U型缺口试样和夏比V型缺口试样，两种试样的形状 及尺寸如图所示。所测得的冲击吸收功分别记为AKU和AKV 。 另外，测量陶瓷、铸铁或工具钢等脆性材料的冲击吸收 功时，常采用10mm×l0mm×10mm的无缺口冲击试样。
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冲击弯曲试验方法简便易行，所以仍被广泛采用。
第三章 材料的冲击韧性及低温脆性
§ 3-1冲击弯曲试验与冲击韧性
二、冲击韧性及其工程意义
一次冲击弯曲试验主要有以下几方面用途：
它能反映出原始材料的冶金质量和热加工产品的质量。
通过测量AK值和对冲断试样的断口分析，可揭示原材料
中的气孔、夹杂、偏析、严重分层和夹杂物超标等冶金