示波沖擊試驗功能與應(yīng)用

應(yīng)用和功能示波沖擊試驗機技術(shù)中心講座的目的本講座主要介紹示波沖擊試驗機功能和在材料檢驗方面的應(yīng)用，希望對有這方面需求的技術(shù)人員有點用處。歡迎技術(shù)人員充分使用，發(fā)揮示波沖擊試驗機卓越的功能，使其物盡其用！沖擊載荷的斷裂行為如金屬快速成型（沖壓)，爆炸，軍事裝甲，結(jié)構(gòu)抗震等方面。材料和結(jié)構(gòu)要承受沖擊載荷，它的變形是一個動態(tài)過程，因為其持續(xù)時間較短并且伴隨著較高的應(yīng)變率，而材料在不同應(yīng)變率的作用下通常表現(xiàn)出不同的力學(xué)特性，如硬化特性以及延展性等。沖擊對于人們了解材料在不同應(yīng)變率下的力學(xué)行為提出了一種簡便易行的方法。材料的韌性韌性可分為斷裂韌性和沖擊韌性斷裂韌性是表征材料抵抗其內(nèi)部裂紋擴展能力的性能指標(biāo)沖擊韌性是對材料在高速沖擊負荷下韌性的度量。兩者存在著內(nèi)在的聯(lián)系材料的斷裂1、按照斷裂前有無明顯的塑性變形分為：韌性斷裂、脆性斷裂。韌性斷裂——斷裂前及斷裂過程中產(chǎn)生明顯宏觀塑變的斷裂過程。斷裂過程較慢，消耗大量的塑性變形能。斷口的特征——纖維狀（眾多細微裂紋不斷擴展和相互連接造成）、暗灰色（纖維狀斷口對光的反射能力很弱）。材料的斷裂脆性斷裂——斷裂前及斷裂過程中基本上不產(chǎn)生明顯宏觀塑變的斷裂過程。沒有明顯預(yù)兆，裂紋的擴展速度往往很快，具有很大的危險性。斷口的特征——斷口一般與正應(yīng)力垂直，宏觀上比較齊平光亮，常呈放射狀或結(jié)晶狀。材料的斷裂2、按晶體材料斷裂時裂紋擴展的途徑分為：

穿晶斷裂、沿晶斷裂。穿晶斷裂——斷裂過程中裂紋穿過晶粒內(nèi)部的斷裂過程。穿晶斷裂特點:可以是韌性斷裂，可以是脆性斷裂。

材料的斷裂沿晶斷裂定義——斷裂過程中裂紋沿晶界擴展的斷裂過程。沿晶斷裂特點——絕大多數(shù)為脆性斷裂。斷口的特征——

一般呈結(jié)晶狀（冰糖狀）。材料的斷裂3、按照微觀斷裂機理分為：解理斷裂、剪切斷裂（純剪切斷裂、微孔聚集型斷裂）。解理斷裂與剪切斷裂是兩種不同的微觀斷裂方式，是材料斷裂的兩種重要機理。材料的斷裂解理斷裂定義——在正應(yīng)力的作用下，由于原子間結(jié)合鍵的破壞引起的沿特定晶面發(fā)生的脆性穿晶斷裂稱為解理斷裂。解理斷裂的微觀斷口應(yīng)該是極平坦的鏡面，但是實際的解理斷口是由許多大致相當(dāng)于晶粒大小的解理面集合而成的。這種大致以晶粒大小為單位的解理面稱為解理刻面。斷口的特征——解理臺階、河流花樣和舌狀花樣。

解理斷裂的特點：

1主裂紋清晰；

2晶粒內(nèi)無變形；

3裂紋多萌生于晶界；材料的斷裂剪切斷裂：材料在切應(yīng)力作用下沿滑移面分離而造成的滑移面分離斷裂。可分為純剪切斷裂和微孔聚集型斷裂。材料的斷裂微孔聚集型斷裂——是韌性斷裂的普遍方式。斷裂過程包括微孔的形核（第二相碎裂與基體界面脫離）、長大（大量位錯進入微孔）、聚合（相鄰微孔連接,形成微裂紋）直至斷裂（微裂紋在尖端應(yīng)力集中作用下與主裂紋連通）。

微孔也可產(chǎn)生于晶界，或?qū)\晶帶等處，只是相對地說微孔萌生較遲些。材料的斷裂微孔聚集型斷裂斷口的特征——宏觀上常呈暗灰色、纖維狀，微觀上則為大量的韌窩。韌窩大小取決與第二相的大小及間距，一般來說間距小，韌窩也小。韌窩的深度取決與材料的塑性好壞，一般來說，塑性好，韌窩較深。材料的斷裂4、按作用力的性質(zhì)和斷裂面的取向分為，正斷、切斷。斷裂可分為三個階段：

裂紋萌生、裂紋擴展、和失穩(wěn)斷裂。

靜荷載動荷載靜荷載：荷載由零緩慢增長至最終值，然后保持不變。構(gòu)件內(nèi)各質(zhì)點加速度很小,可略去不計。動荷載：荷載作用過程中隨時間快速變化，或其本身不穩(wěn)定（包括大小、方向），構(gòu)件內(nèi)各質(zhì)點加速度較大。靜荷載動荷載的一般界定實踐中發(fā)現(xiàn):1.材料的力學(xué)性能有時與變形速率有密切關(guān)系，一般相對變形速率在10-4-10-2/秒范圍內(nèi)，性能變化不明顯，可按照靜載處理。2.若相對變形速率大于10-2/秒，力學(xué)性能將發(fā)生顯著變化，韌性下降，材料變脆?？砂凑談雍奢d處理。動載荷靜載荷--強度、屈服的差別盡管沖擊速度很快，但是彈性變形以聲速傳播，沖擊速度對彈性變形沒有影響。對彈模也沒有影響但是很快的沖擊速度使塑性變形不均勻，當(dāng)某些金屬的滑移系、滑移面原子密度和滑移方向原子數(shù)目較多時，塑性變形任然會產(chǎn)生，塑性變形從一處轉(zhuǎn)移到另一處，會使變性增加，同時產(chǎn)生形變硬化，使沖擊力增強，從而導(dǎo)致沖擊裂紋形成功自增加。同時動載荷的強度也高于靜載荷的強度影響沖擊韌性的因素--晶體結(jié)構(gòu)1.晶體結(jié)構(gòu)因素：

體心立方金屬及其合金或某些密排六方晶體金屬及合金,存在低溫脆性，面心立方金屬及其合金一般不存在低溫脆性。

體心立方金屬的低溫脆性可能和遲屈服現(xiàn)象有密切關(guān)系。所謂遲屈服是指當(dāng)用高于材料屈服極限的載荷以高加載速度作用于體心立方結(jié)構(gòu)材料時，瞬間并不屈服，需在該應(yīng)力下保持一定時間后才發(fā)生屈服。溫度越低，持續(xù)的時間越長，這就為裂紋的發(fā)生和傳播造成有利條件。中、低強度鋼的基體是體心立方結(jié)構(gòu)的鐵素體，故都有明顯的低溫脆性。影響沖擊韌性的因素--晶體結(jié)構(gòu)2.位錯因素:1.位錯的運動速率↑，滑移臨界切應(yīng)力↑，材料的沖擊韌性↑.(同時開動的位錯源增加。屈服強度提高得較多。)2.層錯能↑，韌性↑。

增加層錯能，促進螺位錯交滑移，使裂紋擴展消耗功增加，故韌性增加．金屬常見的塑性變形機理金屬材料的塑性變形:

金屬常見的塑性變形機理為——滑移＋孿生滑移是在切應(yīng)力作用下，沿著滑移面和滑移方向進行的切變過程。

孿生是金屬在切應(yīng)力作用下的另外一種塑性變形方式。孿生變形可以調(diào)整滑移面的方向，使新的滑移系開動，間接對塑性變形有貢獻。各晶粒塑性變形的相互協(xié)調(diào)性:

多晶體金屬作為一個連續(xù)整體，不允許各個晶粒在任一滑移系自由變形，否則必將導(dǎo)致晶界開裂，這就要求各晶粒之間能協(xié)調(diào)變形。每個晶粒必須能同時沿幾個滑移系進行滑移，或在滑移的同時產(chǎn)生孿生變形，以保持材料的整體性。影響沖擊韌性的因素--晶體結(jié)構(gòu)3.形成柯氏氣團，韌性↓。

這是由于間隙溶質(zhì)元素溶入基體金屬晶格中，通過與位錯的交互作用，偏聚于位錯線附近形成柯氏氣團，致使屈服升高，所以鋼的脆性增大影響沖擊韌性的因素--冶金因素1.溶質(zhì)元素

1.1間隙溶質(zhì)原子，使韌性↓這是由于它們偏聚于晶界，降低晶界表面能，產(chǎn)生沿晶脆性斷裂，同時降低脆斷應(yīng)力所致。

間隙溶質(zhì)元素含量增加，位錯阻力增大，脆性增大，韌脆轉(zhuǎn)變溫度提高。

1.2置換式溶質(zhì)，對韌性影響不明顯

鋼中加入置換型溶質(zhì)元素(Ni鎳

、Mn錳例外)一般也降低高階能，但這種影響較間隙溶質(zhì)原子小得多。

Ni增加層錯能，促進螺位錯交滑移，使裂紋擴展消耗功增加，故韌性增加．

1.3雜質(zhì)元素S硫

、P磷

、As砷

、Sn錫

、Sb銻

使韌性↓例如：鋼中的鋼中有多種有害元素，其中硫元素引起熱脆。磷元素引起冷脆。這是由于它們偏聚于晶界，降低晶界體表面能，產(chǎn)生沿晶脆性斷裂，同時降低脆斷應(yīng)力所致。

影響沖擊韌性的因素—顯微組織2、晶粒大小因素:

細化晶?？墒共牧享g性增加。研究表明，不僅鐵素體晶粒大小與韌脆性相關(guān)，而且馬氏體板條束寬度、上貝氏體鐵素體條束寬度、原始奧氏體晶粒尺寸和韌脆性相關(guān)。細化晶粒能提高材料的韌性

細化晶粒提高韌性的原因有：晶界是裂紋擴展的阻力；晶界前塞積的位錯數(shù)減少，有利于降低應(yīng)力集中；

晶界總面積增加，使晶界上雜質(zhì)濃度減少，避免產(chǎn)生沿晶脆性斷裂。

影響沖擊韌性的因素—金相組織1.金相組織

1.1回火索氏體—貝氏體—珠光體，韌性↓。

金相組織在較低強度水平，強度相同而組織不同的鋼，其沖擊韌性以回火索氏體最佳，貝氏體回火組織次之，片狀珠光體組織最差。此外，球化處理能改善鋼的韌性。

影響沖擊韌性的因素—金相組織1.2在較高強度水平時。中、高碳鋼經(jīng)等溫淬火獲得下貝氏體組織，其沖擊吸收功優(yōu)于同強度的淬火馬氏體并回火的組織。

1.3在相同強度水平，典型上貝氏體的的韌性高于下貝氏體的的韌性。但低碳鋼低溫上貝氏體(B1)的韌性高于回火馬氏體的韌性，這是由于在低溫上貝氏體中滲碳體沿奧氏體晶界的析出受到抑制，減少了晶界裂紋所致。

影響沖擊韌性的因素—金相組織1.4在低碳合金鋼中，經(jīng)不完全等溫處理獲得貝氏體和馬氏體的混合組織，其韌性比單一馬氏體或單一貝氏體組織要好

這是因為貝氏體先于馬氏體形成，優(yōu)先將奧氏體晶粒分割成幾部分，使隨后形成的馬氏體限制在較小范圍內(nèi)，從而獲得了極為細小的混合組織，裂紋在此種組織內(nèi)擴展要多次改變方向，消耗能量較大，故鋼的韌性較高．

影響沖擊韌性的因素—金相組織

1.5中碳合金鋼馬氏體－貝氏體混合組織的韌性，亦視鋼在奧氏體化后的冷卻過程中貝氏體和馬氏體的形成順序而定，只有貝氏體先于馬氏體形成韌性才可以改善．

影響沖擊韌性的因素—金相組織2第二相（大小、形態(tài)、數(shù)量、分布）

鋼中碳化物及夾雜物等第二相對鋼的脆性的影響程度取決于第二相質(zhì)點的大小、形狀、分布、第二相性質(zhì)及其與基體的結(jié)合力等因素．一般第二相尺寸增加，材料的韌性下降．第二相的形狀對材料脆性也有影響，球狀第二相材料的韌性較好。

影響沖擊韌性的因素—外部因素1、溫度的影響1.1冷脆性(Tk稱為韌脆轉(zhuǎn)變溫度)

當(dāng)試驗溫度低于某一溫度時，沖擊吸收功明顯下降，材料由韌性狀態(tài)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，這就是低溫脆性。斷裂機理：大多由微孔聚集型變?yōu)榇┚Ы饫?，斷口特征由纖維狀變?yōu)榻Y(jié)晶狀。影響沖擊韌性的因素—外部因素1.2藍脆：大多數(shù)鐵素體一珠光體組織的合金鋼，隨溫度升高，在300℃左右韌性降低。它發(fā)生在鋼表面有藍色氧化膜的溫度范圍，因此稱為藍脆。產(chǎn)生藍脆的原因是碳和氮間隙原子的形變時效。在150～350℃溫度范圍內(nèi)形變時，已開動的位錯迅速被可擴散的碳、氮原子所錨定，形成柯氏氣團。為了使形變繼續(xù)進行，必須開動新的位錯，結(jié)果鋼中在給定的應(yīng)變下，位錯密度增高，導(dǎo)致強度升高和韌性降低。為了消除碳鋼的藍脆，鋼中加入一定量強碳化物和氮化物形成元素如鈦、鈮、釩，在鋼中形成Tic、TiN、NbC、NbN、vC、vN，將碳、氮原子固定。另外加入少量鋁，除脫氧外，還與氮形成AlN，也可減少藍脆傾向。藍脆發(fā)生在合金元素很低的退火或正火的低合金鋼中。

影響沖擊韌性的因素—外部因素1.3重結(jié)晶:固態(tài)金屬及合金在加熱(或冷卻)通過相變點時，從一種晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶體結(jié)構(gòu)的過程。1.3.1重結(jié)晶脆性是由于變形時存在兩相區(qū)，而兩相的變形能力不一致造成的。1.3.2就是說，在不同溫度條件下，材料的韌性是不同的，處于脆性區(qū)域，其韌性則要低。影響沖擊韌性的因素—外部因素2、動載荷與靜載荷下的藍脆的溫度：碳鋼和某些合金鋼在靜拉伸時，藍脆的溫度范圍為230-370℃；在沖擊載荷作用下，藍脆最嚴(yán)重的溫度范圍為525-550℃。原因：在沖擊載荷作用下，形變速率較高，碳、氮原于需要在較高溫度下才能獲得足夠的擴散激活能，以形成柯氏氣團，故藍脆溫度升高。影響沖擊韌性的因素—外部因素3.加載速率的影響

提高加載速率，材料的屈服點提高，使材料脆性增大，韌脆轉(zhuǎn)變溫度tk提高。

中、低強度鋼的韌脆性對加載速率比較感，高強度鋼和超高強度鋼的韌脆性則對加載速率的敏感性較小應(yīng)變硬化（形變硬化）一般金屬發(fā)生塑性形變后，隨著變形量的增大，形變應(yīng)力不斷提高的現(xiàn)象。，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)變硬化或加工硬化。

應(yīng)變硬化是材料阻止繼續(xù)塑性變的一種力學(xué)性能，絕大多數(shù)金屬和高分子材料具有應(yīng)變硬化特性，這種特性在材料的加工和應(yīng)用中具有十分重要的意義。應(yīng)變硬化機理：金屬材料普遍認(rèn)為是塑性變形過程中的多系滑移和交滑移造成的。在多系滑移過程中，由于位錯的交互作用，形成割階、Lomer-Cottrell位錯鎖和胞狀結(jié)構(gòu)等障礙，使位錯運動的阻力增大，而產(chǎn)生應(yīng)變硬化。在交滑移過程中，硬化主要是由于原滑移面中刃位錯引起的。因為刃位錯不能產(chǎn)生交滑移，因而隨應(yīng)力增加，刃位錯密度增大，產(chǎn)生應(yīng)變硬化。刃位錯的柏氏矢量和位錯線垂直。影響沖擊韌性的因素—外部因素

4.試樣性狀和尺寸的影響4.1.缺口影響：缺口曲率半徑越小，沖擊功越小，因此，V型缺口試樣的沖擊功低于U型試樣的。同樣加載速率下，有缺口時，加載速率可呈現(xiàn)出加倍的影響。因為此時有應(yīng)力集中的影響，應(yīng)變速率比無缺口高得多，從而大大地降低了材料的局部塑性。。

4.2.試樣寬度(或厚度)影響：當(dāng)不改變?nèi)笨诔叽缍辉黾釉嚇訉挾?或厚度)時，沖擊功降低。這是出于試樣尺寸增加時應(yīng)力狀態(tài)變硬，且缺陷幾率增大，故脆性增大。影響沖擊韌性的因素—外部因素檢測設(shè)備運行狀態(tài)的影響：沖擊試驗機分類沖擊試驗機是測定材料沖擊韌度的專用設(shè)備。1、按沖擊方式分為落錘式、擺錘式、回轉(zhuǎn)式?jīng)_擊試驗機。2、按受力方式分為彎曲沖擊、拉力沖擊和扭轉(zhuǎn)沖擊試驗機應(yīng)用最廣的是擺錘式和落錘式?jīng)_擊試驗機擺錘沖擊試驗機原理擺錘沖擊試驗機原理沖擊荷載動響應(yīng)檢測

方法原理：能量法---機械能守恒

在沖擊物與受沖構(gòu)件的接觸區(qū)域內(nèi)，應(yīng)力狀態(tài)異常復(fù)雜，且沖擊持續(xù)時間非常短促，接觸力隨時間的變化難以準(zhǔn)確分析。工程中通常采用能量法來解決沖擊問題，即在若干假設(shè)的基礎(chǔ)上，根據(jù)能量守恒定律對受沖擊構(gòu)件的應(yīng)力與變形進行偏于安全的簡化計算。沖擊荷載動響應(yīng)檢測常用標(biāo)準(zhǔn)試樣的沖擊吸收能量表示。夏比U形缺口---KU2在2毫米擺錘刀刃半徑下的沖擊吸收能夏比V形缺口---KV8在8毫米擺錘刀刃半徑下的沖擊吸收能單位為焦耳（J）。傳統(tǒng)沖擊試驗的缺陷1、只能測沖擊功，而且所測的沖擊功缺乏明確的物理意義。不能作為表征金屬構(gòu)件實際抵抗沖擊載荷能力的韌性判據(jù)，只能相對近似地表征金屬抵抗已發(fā)生斷裂的擴展能力。傳統(tǒng)沖擊試驗的缺陷2、沖擊功不能代表試樣斷裂的吸收功沖斷試樣消耗的總功可以分為兩部分：、1、消耗在試樣的變形及斷裂2、消耗在試樣的拋出和軸的摩擦、機座的震動。沖擊功為上面所有項目之和。注：由于2項占比較小，可以近似為‘等于試樣斷裂所吸收的能量。但是要合理選擇擺錘，如果打擺錘沖擊小能量的試樣，誤差就很大傳統(tǒng)沖擊試驗的缺陷3不能反映材料的韌脆差別:如圖，三種材料的沖擊功相同，但是三種材料具有本質(zhì)差別：材料1：典型脆性材料材料2：具有一定的韌性，為半脆性材料。材料3：韌性材料示波沖擊試驗機20世紀(jì)60-70年代，人們就企圖利用示波沖擊試驗機測定沖擊力—位移曲線和能量—位移曲線，從根本上解決沖擊物理意義不明確的問題。但是由于技術(shù)限制，數(shù)據(jù)采集速率的問題，采集的點太少，曲線失真。目前示波沖擊試驗機技術(shù)已經(jīng)成熟，最新的數(shù)據(jù)采集速度可達到4M。我中心的示波沖擊試驗機是ZIWIK2000年的產(chǎn)品，采集速度1M.設(shè)備外形設(shè)備的主要特點設(shè)備通過光柵角度傳感器和安裝在錘頭上的力值傳感器，在錘頭沖擊試樣的瞬間高速采樣，將整個沖擊動態(tài)過程記錄下來，并計算沖擊速度、撓度及沖擊能量，從而得出材料的特征曲線，更深入細致的分析材料的沖擊力學(xué)性能，判斷材料的應(yīng)用范圍，被廣泛應(yīng)用。設(shè)備的主要性能該設(shè)備配有兩個錘頭，打擊能量分別為150J和300J，沖擊速度為5.42米/秒，主機配有模擬盤，可以直接讀數(shù)，測試時間小于5秒，通過存儲記錄儀也可將數(shù)據(jù)傳到計算機，通過軟件，實現(xiàn)沖擊值顯示，力-時間，能量-時間的顯示，通過積分等計算，還可以實現(xiàn)力-位移，能量-位移等數(shù)值的圖表的現(xiàn)實。設(shè)備的主要功能

可以通過特征曲線，分析沖擊載荷下金屬實時變形和斷裂的特征沖擊力------時間曲線沖擊能量------時間曲線沖擊力-------位移曲線沖擊能量-------位移曲線可以更高精度的測試沖擊韌性

示波沖擊試驗機實際波形示波沖擊試驗機實際波形示波沖擊試驗機實際波形示波沖擊特征值擬合沖擊試驗的宏觀斷口在沖擊力的作用下，試樣的大力過程與靜拉伸一樣，仍然表現(xiàn)為彈性變形、塑性變形和斷裂，其不同在于變形速度，由于缺口的存在，塑性變形只是發(fā)生在缺口的局部范圍，而且缺口越尖銳，參與塑性變形的材料體積越小，得到的沖擊功越低。下圖為典型沖擊試樣斷口的宏觀形態(tài)，一般分為3個區(qū)。斷口分析與示波曲線關(guān)系沖擊試驗的宏觀斷口--纖維區(qū)

曲線上Fgy之前為彈性階段，從Fgy開始，試樣進入塑性變形和形變強化階段，當(dāng)載荷達到Fm時，塑性變形已貫穿整個缺口截面，缺口根部開始橫向收縮，橫截面減小，試樣承受載荷能力降低，載荷下降，在Fm附近試樣內(nèi)部萌生裂紋，由于缺口根部位三向應(yīng)力狀態(tài)，因此裂紋萌生于距缺口一定距離的試樣內(nèi)部，裂紋形成后，向兩側(cè)寬度方向和前方深度方向擴展，在裂紋擴展過程中，載荷下降，載荷達到Fiu時，裂紋已經(jīng)擴展到缺口根部的整個寬度，中間部分較深，形成缺口前方的腳跟形的纖維區(qū)。沖擊試驗的宏觀斷口---放射區(qū)放射區(qū)：當(dāng)纖維區(qū)的裂紋尺寸增大到臨界尺寸，裂紋在Fiu點開始快速擴展，形成放射區(qū)，其斷口形貌為以纖維區(qū)為中心呈放射狀，與此對應(yīng)載荷陡降到Fa。沖擊試驗的宏觀斷口---剪切唇剪切唇：此時裂紋前沿已進入試樣的壓應(yīng)力區(qū)，尚未斷裂的截面積，已經(jīng)比較小，與兩側(cè)一樣已處在平面應(yīng)力狀態(tài)下，變形比較自由，形成二次纖維區(qū)和剪切唇。相應(yīng)的載荷由Fa降到零，其斷口特征為表面光滑，與拉應(yīng)力約成45度。力學(xué)特征值能量特征值：1、最大力能量Wm（彈性變形和塑性變形能量之和）力—位移曲線下從S=0到S=Sm的面積2、不穩(wěn)定裂紋擴展起始能量Wiu力—位移曲線下，從S=0到S=Siu的面積3、不穩(wěn)定裂紋擴展終止能量Wid力—位移曲線下，從S=0到S=Sa的面積4、總能量WT力—位移曲線下，從S=0到S=St的面積5、屈服能量We：力—位移曲線下從S=0到S=Sqy的面積材料沖擊能量特征值的物理意義影響材料韌脆性的三個內(nèi)在能量指標(biāo)：材料韌脆性與材料的裂紋萌生功、擴展功和吸收的總能量有關(guān)：裂紋萌生功We+Wd：裂紋萌生與缺口處一定范圍的彈性、塑性變形有關(guān)，此前消耗的能量，代表裂紋萌生所要消耗的能量。稱為裂紋形成功。它是缺口處彈性變形和塑性變形消耗功的總和。

注：起裂功一般認(rèn)為彈性變形和塑性變形之和為起裂功，但是彈塑性材料在Fm之前起裂。裂紋萌生功反映了裂紋生成的難易和快慢，它取決于材質(zhì)原子間的結(jié)合力與材質(zhì)的滑移系的多少。從安全角度考慮，裂紋形成功大一些，使裂紋形成消耗更多能量，有利于安全性。；材料沖擊能量特征值的物理意義裂紋擴展功Wp1：裂紋擴展同裂紋形成一樣都需要時間，裂紋擴展功反映了有裂紋的試樣在沖擊力的作用下，裂紋擴展的快慢，表征了阻止裂紋擴展的能力。裂紋擴展功Wp1大，說明裂紋擴展較慢，材料韌性好。沖擊韌性的大小，主要取決于裂紋擴展功，尤其是穩(wěn)定裂紋擴展功，因此分析沖擊試驗結(jié)果時，把裂紋擴展功的大小看得很重.示波沖擊試驗的應(yīng)用11、對冶金及熱處理工藝質(zhì)量和缺陷進行定量檢驗沖擊試驗有效地用來檢定鋼材質(zhì)量和判斷冶金、加工和熱處理規(guī)程的適應(yīng)性，籍以控制和穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。沖擊功對材料的宏觀缺陷、顯微組織的差異等非常敏感，作為檢驗依據(jù)以評定缺陷的嚴(yán)重程度，分析其形成原因。

長期以來，把具有使用價值的沖擊力、位移、裂紋形成功及擴展功等性能，和對沖斷試樣的斷口分析，可揭示原材料中的氣孔、夾雜、偏析、嚴(yán)重分層和夾雜物超標(biāo)等冶金缺陷；還可檢查過熱、過燒、回火脆性等鍛造或熱處理缺陷

示波沖擊試驗的應(yīng)用22、評定材料對沖擊缺口的敏感性由于由于沖擊試驗測出的沖擊功對缺口非常敏感，評定缺口敏感性。沖擊時試樣缺口截面上受力是不均勻的，缺口處于拉應(yīng)力，缺口根部拉應(yīng)力最大。例如:進行表面強化效應(yīng)的研究如果缺口表面狀態(tài)有變化。如噴丸、鍍層、滾壓或者滲碳、軋輥激光毛化等等，均會使表面強化并產(chǎn)生壓應(yīng)力，而腐蝕會使表面弱化，軋輥的的激光毛化也會使表面弱化，那么沖擊試驗對其強化或弱化效果會很敏感，使沖擊力或沖擊能量增加或減少。.材料滲碳的目的是為了零件表層得到較高的硬度與耐磨性。示波沖擊試驗的應(yīng)用33、評定隨溫度脆性傾向

沖擊功對溫度十分敏感，通常從低溫到高溫進行沖擊系列試驗，測定韌脆轉(zhuǎn)變趨勢。1、冷脆----測定材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，。

2、藍脆----測定材料的韌脆溫度3、重結(jié)晶脆性---測定材料重結(jié)晶的韌脆溫度因為裂紋擴展功在溫度轉(zhuǎn)變過程中變化顯著，不僅能夠給出定量評估指標(biāo)，而且能從微觀和宏觀斷口上進行分析。為防止金屬構(gòu)件的冷脆、藍脆及重結(jié)晶脆性，并能大致估算出構(gòu)件容許工作溫度，可提供一種簡便容易的判據(jù)。示波沖擊試驗的應(yīng)用44動態(tài)屈服強度：B—厚度；W—寬度；S---跨距Pi--起裂點對應(yīng)的力值。NK---試樣