1.评定原材料的冶金质量
aK值对组织缺陷非常敏感,它能灵敏地反映材料品质、宏观缺陷和显微组织方面的微小变化。原材料的缺陷,如夹渣、气泡、严重分层、偏析以及夹杂物超标等,会影响材料的质量,通过测定冲击吸收能量及观察试样断口,可以间接评定冶金缺陷存在的严重程度。
2.控制热加工工艺质量
冲击试验可以灵敏地反映出锻、铸、焊、热处理等热加工工艺过程中产生的疏松、夹杂、白点、过热、过烧、裂纹、回火脆性、纤维组织各向异性等,对改进和提高工艺质量有着重要意义。
为提高试验的敏感性,试验最好在材料呈半脆性状态(脆性过渡区)温度范围内进行。但由于室温条件下试验最为方便,因而所选择的试样尺寸及缺口类型,应能使材料在室温下正好处于半脆性状态。实践证明,对一般钢材U型缺口试样基本能满足要求。
3.评定材料在不同温度下的脆性转化趋势
将需要试验的材料加工成一批尺寸和形状相同的试样,分别在一系列不同温度下进行冲击试验,测定冲击吸收能量随温度变化的曲线,称为系列冲击曲线,它常在生产中用来评定材料的变温韧脆转化趋势。
图7-4所示为通过一系列冲击试验所测定的钢的脆性转化趋势。由图7-4可知,总的变化趋势是K值随着温度降低而下降,当温度降至某一温度时,K值急剧下降,钢由韧性断裂变为脆性断裂,这种转变称之为冷脆转变,转变温度称为冷脆转变温度,这是除面心立方金属以外的金属材料常出现的现象,特别是在低温下使用的金属材料应引起重视。钢铁材料除在低温下存在冷脆性外,还在中温区存在蓝脆性,在高温区存在重结晶脆性。当钢铁材料试验温度升高到200~400℃时,K值开始再度下降,且随着钢中碳含量的增加,K值开始下降的温度升高,但都在500~600℃范围内下降至最低点,然后随着温度升高,K值又重新增加,这种现象称为蓝脆,因为在这一温度范围内,钢的氧化色呈蓝色。蓝脆最严重的温度范围为525~550℃(静载下的蓝脆温度很低,碳钢为325~350℃)。(www.xing528.com)
在A1~A3温度范围内试验时,冲击吸收能量也存在最低点,称为重结晶脆性,它的产生与钢处于两相混合组织区有关,在两相组织各占一半的温度下韧性最低。
4.确定应变时效敏感性
钢铁材料,尤其是低碳钢板冷加工变形后处于高温或高温下工作时,其塑性和韧性会明显降低,这种现象称为应变时效。材料的应变时效敏感性是用其时效前后的冲击吸收能量之差与时效前的冲击吸收能量之比的百分数来表示的。
5.作为材料承受大能量冲击时的抗力指标或作为评定某些构件寿命与可靠性的性能指标
冲击试验由于其本身反映着对大能量冲击破断的抗力,因此对于一些特殊条件下服役的机件(如弹壳、装甲板、石油射孔枪等),冲击吸收能量就是一个重要的抗力指标。对一些承受大能量冲击的机件,冲击吸收能量也可以作为结构性能指标以防止发生脆断。对于高强度和超高强度材料,冲击吸收能量被认为是十分重要的安全可靠性评定指标,用来评定其缺口敏感性高低。
图7-4 钢的脆性转化趋势
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