提高金属抗冲击能力的方法：韧性与韧脆转变温度

韧性是指金属在断裂前吸收变形能量的能力，即抵抗冲击破坏的能力。韧性的主要判据是冲击吸收能量。冲击吸收能量越大，材料承受冲击的能力越强。

1.冲击吸收能量（K）

冲击吸收能量可通过一次摆锤冲击试验来测量。按GB/T229—2007《金属材料 夏比摆锤冲击试验方法》规定，冲击试样的横截面尺寸为10mm×10mm，长度为55mm，试样的中部开有V型或U型缺口，如图1-5所示。

试验时将冲击试样置于试验机的支架上，使其开口背向摆锤的冲击方向，并将质量为m的摆锤举至规定的高度H，然后让摆锤自由落下冲断试样，摆锤冲断试样后又升至高度h。试样在一次冲击试验力作用下，断裂时所吸收的能量称为冲击吸收能量，用KV（或KU）表示，单位为J。试验时，冲击吸收能量可直接在试验机上读数。

KV（或KU）=mgH-mgh=mg（H-h）

KV（或KU）值对材料的内部组织、缺陷具有比较大的敏感性，同时受温度的影响很大。在选材和设计时，冲击吸收能量一般仅作为参考的依据。

图1-5 摆锤式冲击试验原理

2.韧脆转变温度(www.xing528.com)

一般金属材料的冲击吸收能量随温度的下降而降低，即在高温下表现出较好的韧性，而在低温下则显得较脆，如图1-6所示。冲击吸收能量随温度的降低而减小。韧脆转变温度是指冲击吸收能量急剧变化区所对应的温度范围。

材料的韧脆转变温度越低，其低温冲击韧度越好。韧脆转变温度低的材料可以在高寒地区使用，而韧脆转变温度较高的材料在冬季易出现脆性断裂。

图1-6 韧脆转变温度示意图

3.小能量多次冲击试验的概念

实际使用的机械零件，很少因一次大能量冲击而遭破坏，绝大多数是在小能量多次冲击载荷的作用下工作，如冷冲模的冲头、锻压机的锤杆、柴油机曲轴等。实践证明，诸如此类零件的使用寿命并非完全取决于冲击韧度。

试验发现，在小能量多次冲击载荷作用下，材料的使用寿命主要决定于材料的强度。例如，大功率柴油机曲轴采用球墨铸铁制成，它的冲击韧度并不高，但使用中并未发生断裂。