金属的冲击韧性及其测试方法

韧性是指金属材料在断裂前吸收变形能量的能力。它主要反映金属抵抗冲击抗力而不断裂的能力。许多机械零件在工作中往往要受到冲击载荷的作用，如活塞销、锤杆、冲模、锻模、凿岩机零件等。制造这些零件的材料，其性能不能单纯用静载荷作用下的指标来衡量，而必须考虑材料抵抗冲击载荷的能力。

金属抵抗冲击载荷而不被破坏的能力称为冲击韧度。目前常用一次摆锤冲击弯曲试验来测定金属材料的韧度，其试验原理如图1-5所示。

试验时，把按规定制作的标准冲击试样的缺口（脆性材料不开缺口）背向摆锤方向放在冲击试验机上（图1-5（a）），将摆锤（质量为m）扬起到规定高度H1，然后自由落下，将试样冲断。由于惯性，摆锤冲断试样后会继续上升到某一高度H2。根据功能原理可知，摆锤冲断试样所消耗的功AK＝mg（H1-H2），单位为J。AK常叫做冲击吸收功，可从冲击试验机上直接读出。用AK除以试样缺口处的横截面积S所得的商即为该材料的冲击韧度值，用符号aK表示，单位为焦耳／厘米2（J／cm2）。即：

aK＝AK／S　（1.7）(www.xing528.com)

图1-5　一次摆锤冲击弯曲试验原理

试样缺口有U和V两种，冲击韧度值分别以aKU和aKV表示。AK值越大，材料的冲击韧度越好，断口处则会发生较大的塑性变形，断口呈灰色纤维状；AK值越小，材料的冲击韧度越差，断口处无明显的塑性变形，断口具有金属光泽且较为平整。

一般来说，强度、塑性两者均好的材料，aK值也高。材料的冲击韧度除了取决于其化学成分和显微组织外，还与加载速度、温度、试样的表面质量（如缺口、表面粗糙度等）、材料的冶金质量等有关，加载速度越快，温度越低，表面及冶金质量越差，则αK值越低。