金属缺口冲击试验

韧性对压力容器安全运行具有重要意义。在载荷作用下，压力容器材料中的缺陷常会发生扩展。当裂纹扩展到某一临界尺寸时将会引起断裂事故，此临界裂纹尺寸的大小主要取决于钢的韧性。如果钢的韧性高，压力容器所允许的临界裂纹尺寸就大，安全性也越高。因此，为防止发生脆性断裂和裂纹快速扩展，压力容器常选用韧性好的材料。

压力容器用钢板、锻件等的韧性由冲击试验得到。冲击试验按GB/T229—2007《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》进行，试件缺口形式为V型，试验测得冲断试件所需的冲击吸收能量A_KV（J）。A_KV与试件试样缺口处的截面积之比即为冲击韧度，用a_KV来表示，单位为J/cm²。冲击韧度值的大小代表金属材料抗冲击载荷能力的大小。

图2-4 低碳钢冲击吸收 能量与温度的关系(www.xing528.com)

除面心立方金属（如铜、铝）外，其他金属随温度下降可能发生由韧性向脆性的转变，其标志是在一定温度下冲击吸收能量或断面收缩率急剧下降，这种现象叫冷脆（图2-4）。材料发生韧脆转变所对应的温度叫无延性转变温度，简称NDT，又称脆性转变温度（DBT）。脆性转变温度越低，说明钢材的抵抗冷脆性能越高。脆性转变温度与多种因素有关，如，脆性转变温度随钢中磷含量的增加而提高，随钢材厚度的增加、材料中缺陷尖锐程度的提高、材料承受的加载速度的提高而提高。而能明显改变晶粒大小的各种合金化、热处理手段，均能显著的改变金属材料的脆化趋势。晶粒越细，冷脆转变温度越低，冲击韧度值越大。

夏比缺口冲击吸收能量A_KV对温度变化敏感，能较好地反映材料的韧性，与断裂韧度也有较好的数值联系。世界各国压力容器规范标准都对A_KV提出要求。如Q345R（原牌号16MnR）钢板，要求在0℃时的横向（指冲击试件的取样方向）A_KV不小于34J。