如何测量金属材料的冲击韧性？

很多的机械零件，如锻锤的锤头、冲模等，在工作中要承受冲击载荷。如果只用静载荷来计算零件的强度极限指标显然是不合理的，为此应考虑材料承受冲击的能力，这样才能保证这些零件在工作中的安全性。冲击韧性是指材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力，常用冲击吸收能量和冲击韧度来表示。

工程上目前通常采用摆锤冲击试验法来测量金属材料的冲击韧性。冲击试样如图1-6a所示，冲击试验机如图1-6b所示。按图1-6c所示，将冲击试样安装在试验机上，此时摆锤（质量为m）的位能为mgH₁，然后自由落下一次性冲断试样，冲断试样后，摆锤凭借剩余的能量mgH₂又升到H₂的高度。摆锤冲断试样所消耗的位能称为冲击吸收能量，用符号KV（V型缺口）或KU（U型缺口）表示，单位为J，即KV=mg（H₁-H₂）。

冲击韧度可按以下公式计算

式中a_K——冲击韧度，单位为J/cm²；

KU（或KV）——冲击吸收能量（可在刻度盘上读出），单位为J；

S——试样缺口处的横截面积，单位为cm²。(www.xing528.com)

通常情况下，在试件上都开有如图1-6a所示的U型缺口，便于冲断。但是，对于脆性材料一般不开缺口（如铸铁、淬火钢等），防止冲击值较低。

冲击值的大小，与许多方面有关，它不仅受试样形状、表面粗糙度及内部缺陷、组织的影响，还与试验的环境温度有关，因此它仅作选择材料时的参考，不直接用于强度计算。

图1-6 冲击试验原理

a）冲击试样 b）冲击试验机 c）安装示意图 1—试验机底座 2—冲击试样 3—刻度盘 4—摆锤