[科普中国]-冲击吸收功

许多机械零件在工作中，往往要受到冲击载荷的作用：如锻锤的锤杆、内燃机车上的活塞销等。冲击载荷比静载荷的破坏力要大得多。在选用制造这类零件的材料时，用静载荷作用下的力学性能指标（强度、塑性、硬度）来衡量是不安全的。在冲击载荷作用下，金属材料抵抗破坏的能力可用材料的冲击吸收功来表示，其数值越大，材料的抗冲击能力越强。1

简介冲击吸收功是用规定形状和尺寸的缺口试样，在冲击试验力一次作用下折断时耗费于产生两个新的自由表面和一部分体积塑性变形所需的能量。

工程实际中的许多设备，例如采掘、锻压等机械都承受加载速度很快的冲击载荷，就是一般工作比较平稳的机械，在起动、刹车和超载等情况下，冲击载荷也是很难避免的。因为冲击载荷的加载速度很大，材料的脆性破坏倾向显著增加，特别是在冲击载荷作用下材料又处于低温、或具有引起应力集中的各种因素时，脆性破坏的危险性就更大。由此可见，评定上述情况下各种材料脆性破坏的倾向是十分必要的。

为了评定材料在冲击载荷下脆性破坏的倾向，在工程实际中广泛采用一次摆锤冲击弯曲试验，测定标准试样在一次冲击载荷作用下折断时试样所吸收的冲击功，作为衡量材料抵抗冲击断裂能力的性能指标。2

测量方法冲击吸收功是指将具有规定形状和尺寸的金属试样，在一次冲击力作用下折断时所吸收的功。测量冲击吸收功的普遍方式是摆锤弯曲冲击试验，即将标准冲击试样置于冲击试验机支座上，然后释放具有一定位能的重锤，把试样一次冲断，冲断试样所消耗的功AK除以试样缺口处的横断面积F0所得到的商称为冲击值，用ak表示。

冲击试验作用（1）设计选材或研制新材料，通常必须提出对材料冲击韧性指标的要求。由于不同材料对缺口敏感程度不同，用拉伸试验中测定的强度及塑性指标往往不能评定材料对缺口是否敏感，因此冲击试验是必不可少的力学性能试验。

（2）冲击试验可以检查和控制钢材质量。由于冲击试样对材料的化学成分、冶炼方式与工艺流程、轧制方式、成品组织、取样方向都非常敏感，因此其可以用来作为控制这些因素的有效手段。当钢铁产品中出现成分偏析、各种非金属夹杂和内部组织不良等冶金和轧制缺陷时，都能从冲击试验中冲击值明显变化中反映出来，因此可以指导产品质量的控制。

（3）评定钢材在高、低温条件下的韧性。用系列冲击试验可以测定材料韧脆转变温度（FATT）。工程中有许多材料是在高温下工作的，用高温冲击试验可以评定这些材料在服役温度的韧性特性。冲击试验可在很宽的温度范围内进行，一般最高可达1000℃，这个温度可对各种高温合金（如镍基合金、铸造合金）进行试验；最低温度可以在-192℃进行试验。此温度范围适用于绝大部分金属材料的服役温度范围。3

冲击韧性冲击韧性是指金属材料在冲击负荷作用下，抵抗破坏的能力。冲击负荷的特点是加载速度快，作用时间短，金属受到冲击时应力分布和变形很不均匀，工件往往易开裂。3

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所