钢材的冲击功 Akv 是什么意思 钢材在进行缺口冲击试验时，摆锤冲击消耗在试样上的能量，称为冲击功，用 Ak 表示，单位为焦耳 （J）。当为 V 形缺口时，即为 AKV，当为 U 形缺口时，即为 AKU。 冲击试验时摆锤消耗在试样单位截面上的冲击功称为冲击韧性（也称为冲击值），用 αk 表示。 即：ak=Ak/F，其单位为 kJ/m2 或 J/cm2。 由于冲击功仅为试样缺口附近参加变形的体积所吸收，而此体积又无法测定，且在同一断面上每 一部分的变形也不一致，因此用单位截面积上的冲击功 αk 来判断韧性的方法国内外已逐渐被淘汰。 工程上常用一次摆锤冲击弯曲试验来测定材料抵抗冲击载荷的能力， 即测定冲击载荷试样被折断而消 耗的冲击功 Ak，单位为焦耳（J）。 而用试样缺口处的截面积 F 去除 Ak，可得到材料的冲击韧度（冲击值）指标，即 ak=Ak/F，其 单位为 kJ/m2 或 J/cm2。 因此，冲击韧度 ak 表示材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。ak 值的大小表示材料的 韧性好坏。 一般把 ak 值低的材料称为脆性材料，ak 值高的材料称为韧性材料。 ak 值取决于材料及其状态， 同时与试样的形状、 尺寸有很大关系。 ak 值对材料的内部结构缺陷、 显微组织的变化很敏感，如夹杂物、偏析、气泡、内部裂纹、钢的回火脆性、晶粒粗化等都会使 ak 值明显降低；同种材料的试样，缺口越深、越尖锐，缺口处应力集中程度越大，越容易变形和断裂， 冲击功越小， 材料表现出来的脆性越高。 因此不同类型和尺寸的试样，其 ak 或 Ak 值不能直接比较。 材料的 ak 值随温度的降低而减小，且在某一温度范围内，ak 值发生急剧降低，这种现象称为冷 脆，此温度范围称为“韧脆转变温度（Tk）”。 冲击韧度指标的实际意义在于揭示材料的变脆倾向。 什么是夏比冲击试验？ 夏比是音译：Charpy，夏比冲击试验（英文标准名称：Charpy Imapc t Test）是用以测定金属材料抗缺口敏感性(韧性)的试验。制有一定形状和尺寸的金属试样（通常 为 10×10×55mm），使其具有 U 形缺口或 V 形缺口，在夏比冲击试验机上处于简支梁状态，以试验 机举起的摆锤作一次冲击，使试样沿缺口冲断，用折断时摆锤重新升起高度差计算试样的吸收功，即 为 Aku（U 型缺口）和 Akv（V 型缺口）。可在不同温度下作冲击试验。吸收功值(焦耳)大，表示材 料韧性好， 对结构中的缺口或其他的应力集中情况不敏感。 对重要结构的材料近年来趋向于采用 更能反映缺口效应的 V 形缺口试样做冲击试验 冲击试验：一种动态力学性能试验，主要用来测定冲断一定形状的试样所消耗的功，又叫冲击韧性试 验。 根据试样形状和破断方式，冲击试验分为弯曲冲击试验、扭转冲击试验和拉伸冲击试验三种。横梁 式弯曲冲击试验法操作简单，应用广,其试验原理见图 1。 冲击试样 世界各国常用的弯曲冲击试样如图 2 所示。中国有关标准规定采用横梁式试验法，所用标 准试样以 U 形缺口试样和 V 形缺口试样为主。 冲击试样所消耗的功,称为冲击功 Ak。将 Ak 除以缺口处横截面积 F，则得冲击韧度 ak，单位为 J/c m2。ak 值没有明确物理意义，因为冲击功并非沿着缺口处截面积均匀消耗。因此，ak 值不能直接用 于设计计算。同一种金属材料，缺口越尖越深，则塑性变形体积愈小，吸收功也愈小，材料的韧性也 就愈低。因此，对于不同尺寸和缺口的试样，所得结果不能互相换算和比较。 弯曲冲击试验 是 20 世纪初夏比(G.Charpy)提出的， 以后获得广泛使用。 在工程上主要是用它评定 冶金质量和加工工艺质量，以及测定韧性－脆性转变温度。如试样上预制疲劳裂纹,用示波图或其他 方法求出载荷-时间曲线和载荷-位移曲线,还可测得动态开裂发生的断裂韧度 KId 和已扩展裂纹停止 扩展的断裂韧度 KIA 等(见金属的强化)。 韧性－脆性转变 是金属材料随温度降低由韧性状态过渡到脆性状态致使冲击韧度急剧降低的现象。 金属材料典型的冲击功与温度的关系曲线。从韧性角度选材，重要的是要知道韧性-脆性转 变温度 Tk(℃)。Tk 通常是根据冲击功(或冲击韧度)、断口形貌特征、不锈钢浇铸件变形特征与温度的关系求得。其 方法是：①选取一定冲击功所对应的温度为 Tk；②若用夏比 V 形缺口试样，则对应于冲击功为 15 英尺-磅(20.34J)的 Tk 用 V15TT 表示;③或用断口面积上出现 50％结晶状断口时的温度为 Tk,以 50％ FATT 表示;④还有以冲击功曲线开始上升的温度来定义 Tk，为零塑性转变温度,用 NDT 表示。显然, Tk 因选用标准不同而异,使用 Tk 时，一定要注意定义 Tk 的标准。 冲击韧性：用一定尺寸和形状的金属试样，在规定类型的冲击试验上受冲击负荷折断时，试样刻槽处 单位横截面上所消耗的冲击功，称为冲击韧性以 αk 表示。 目前常用的 10×10×55mm，带 2 mm 深的 V 形缺口夏氏冲击试样，标准上直接采用冲击功（J 焦耳 值）AK，而不是采用 αK 值。因为单位面积上的冲击功并无实际意义。 冲击功对于检查金属材料在不同温度下的脆性转化为敏感，而实际服役条件下的灾难性破断事故， 往往与材料的冲击功及服役温 度有关。 因此在有关标准中常常规定某一温度时的冲击功值为多少 、 还规定 FATT（断口面积转化温度）要低于某一温度的技术条件。所谓 FATT，即一组在不同温度下 的冲击试样冲断后，对冲击断口进行评定，当脆性断裂占总面积的 50%时所对应的温度。 由于钢板厚度的影响，对厚度≤10mm 的钢板，可取得 3/4 小尺寸冲击试样（7.5×10×55mm）或 1/2 小尺寸冲击试样 （5×10×55mm） 。 但是一定要注意， 同规格及同一温度下的冲击功值才可相互比较。 只有在标准规定的条件下，才可按标准的换算方法，不锈钢浇铸件折算 成标准冲击试样的冲击功，再相互比较。 冲击韧性指材料在受到外加冲击负荷的作用下， 断裂时消耗的功除以试样缺口断面面积而得到的商值， 即在规定温度下，试样抵抗冲击载荷时所吸收的能量。 H( X$ S, G I2 K% h 冲击韧性的高低，取决于材料有无迅速塑性变形的能力。冲击韧性高的材料，一般都有较高的塑性。 但塑性指标高的材料不一定都有高的冲击韧性。这是因为在静负荷下，能够缓慢塑性变形的材料在冲 击负荷下不一定能迅速发生塑性变形。 冲击韧性是强度与塑性的综合指标， 是强度和塑性两者的函数， 但塑性对韧性的影响更大些。6 R- L* O: G r5 J4 X 冲击试样中的缺口形式主要有两种，即夏比 V 形缺口和夏比 U 形缺口试样，所测得的冲击吸收功分 别用 Akv 和 Aku 表示。冲击试样的取样方式也有两种，即横向取样和纵向取样（与钢板轧制方向垂 直为横向，平行为纵向）。冲击试样的规格尺寸有三种，即标准试样为 55×10×10，小试样为 55×10 ×7.5 或 55×10×5，冲击试样的规格尺寸主要根据材料厚度可能制得的尺寸规格确定。 目前我国国内用于容器设计制造的法规和标准均规定以夏比 V 形缺口、横向取样方式为主。冲击试 样的缺口形式对冲击韧性影响非常大，夏比 V 形缺口比夏比 U 形缺口更为尖锐，更能反应材料的缺 口和内部缺陷对动态载荷的敏感性。对于 U 形试样，进行冲击试验时，其冲击功大部分消耗于裂纹 的形成，而对 V 形缺口试样，其冲击功大部分消耗于裂纹的扩展。U 形缺口测得的冲击韧性与 V 形 缺口测得的冲击韧性之间不存在对应的换算关系。冲击试样的取样方向规定为“横向取样”，主要考虑 在钢锭浇注时，会形成偏析及含有杂质，在轧制钢板的过程中，这些不均匀部分和杂质会顺着金属延 伸方向形成纤维状组织， 从而使钢板平行于轧制方向的力学性能高于垂直方向的力学性能。我国标准 规定的冲击试样取样方向与美国 ASME 的规定是不一致的，美国 ASME 标准规定的冲击试样取样方 向为“纵向取样”，故对在国内使用的国外进口材料用于国内的容器制造时，应注意冲击试样的取样方 向应规定为“横向取样”。 材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力叫冲击韧性。 通俗的讲就是材料在受到外力的打击或是冲撞时 它所能抵抗破坏的能力,如冷轧钢或合金钢就比铸铁、铸钢等材料耐冲击，这是因为铸件脆所以不耐 撞击。 通俗的说就是在受到抵抗意外冲击的一种能力，和强度、硬度没必然联系。 钢材的冲击功影响因素 1.冲击功的实验方法 钢材的冲击韧性是指钢材在冲击荷载作用下断裂时吸收机械能的一种能力，是衡量钢材抵抗因低温， 应力集中，冲击荷载作用等所导致的断裂能力的一项机械性能。 实验方法是用一定尺寸和形状的金属试样，在规定类型的冲击试验上受冲击负荷折断时，试样刻槽处 单位横截面上所消耗的冲击功，称为冲击 韧性以 αk 表示。 目前常用的 10×10×55mm，带 2 mm 深的 V 形缺口夏氏冲击试样，标准上直接采用冲击功（J 焦耳值）AK，而不是采用 αK 值。因为单位 面积上的冲击功并无实际意义。 由于钢板厚度的影响，对厚度≤10mm 的钢板，可取得 3/4 小尺寸冲击试样（7.5×10×55mm）或 1/2 小尺寸冲击试样 （5×10×55mm） 。 但是一定要注意， 同规格及同一温度下的冲击功值才可相互比较。 只有在标准规定的条件下，才可按标准的换算方法，折算 成标准冲击试样的冲击功，再相互比较。不锈钢浇铸件 2.冲击功的主要影响因素 钢材冲击韧性不但和钢材的质量，试件缺口形状，加载速度有关，而且受温度，特别是负温度的影响 较大，当温度低于某一温度时 ，钢材的冲击韧性将急剧降低，同时冲击韧还和试件的厚度有关，厚 度越大韧性较低。 冲击韧性值是动态底下的受力，不好根据其它东西确定的，冲击值还跟试样的表面光洁度有关哦
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