第六章 模具材料性能指标的测试基本方法 模具寿命与失效 .pptVIP

五、冲击韧性及低温脆性;冲击时将具有一定质量G的摆锤举至一定高度H1的位置，使其获得一定位能GH1。 释放摆锤冲断试样后摆锤剩余能量为GH2，则摆锤冲断试样失去的位能为GH1-GH2，;GH1-GH2为试样变形和断裂所吸收的功，称为冲击吸收功，以AK表示，单位为J。;国家标准规定冲击弯曲试验用标准试样分别为夏比（Charpy）U型缺口试样和夏比V型缺口试样，测得的冲击吸收功分别记为 AKU和AKV 。 测量铸铁或工具钢等脆性材料的冲击吸收功时，常采用10mm×l0mm×55mm的无缺口冲击试样。;2）多次冲击试验;一次冲击弯曲试验主要用途;材料的多冲抗力与强度和塑性变化的规律;两条曲线在102周次左右处相交。 在交点以左，经500℃回火材料的塑性高，强度低，;（2）不同的冲击能量要求不同的强度与塑性配合。 图示为40钢强度、塑性、冲击韧性及不同能量下的冲断次数与回火温度的关系。;由图可见，40钢的冲击疲劳抗力随回火温度的变化不是单调的变化，而是在某一温度下有一个峰值，;且此峰值随冲击能量增加向高温方向移动。 这说明不同冲击能量下，要求的强度与塑性配合不同。 ;（3）aKU值对冲击疲劳抗力的影响;（3）aKU值对冲击疲劳抗力的影响;（3）aKU值对冲击疲劳抗力的影响;（3）aKU值对冲击疲劳抗力的影响;（三）系列冲击试验与低温脆性;将得到的一系列冲击值AK（或aK），与所对应的实验温度值在直角坐标系中标出，然后用光滑曲线连接起来，可以得到这种材料冲击韧性与温度的关系曲线，即AK-t或aK-t。 这种不同温度下的冲击试验称为系列冲击试验。;用系列冲击试验方法可以评定材料的低温脆性、蓝脆和重结晶脆性等，而这些脆性是在材料的使用中要求尽量避免出现的，因此系列冲击试验有一定的实用意义。;低温脆性与σs、σc随温度变化关系;低温脆性与σs、σc随温度变化关系;此时冲击吸收功Ak明显下降，断口特征由纤维状变为结晶状，发生低温脆性。;面心立方金属及合金一般没有低温脆性现象， 从图中虚线看，面心立方结构材料的;但是：在20K～42K极低温度下 奥氏体钢及铝合金会出现冷脆性。 高强度钢及超高强度钢在很宽温度范围内吸收功均较低，所以韧—脆转变不明显。;实验中归纳有三种???同的冲击吸收功—温度关系曲线。 第一类曲线显示材料在很宽的实验温度范围内都是脆性的，如淬火态的高碳马氏体钢。 第二类曲线显示具有面心立方结构的金属如铜、铝等材料在很低的温度下仍具有较高的韧性。这类材料的屈服强度对温度和应变速率的变化不敏感。;第三类曲线显示材料在一定温度区间产生低温脆性转变，如体心立方金属及其合金、某些密排六方金属及其合金，及许多珠光体—铁素体两相钢。这类材料的屈服强度对温度和应变速率的变化十分敏感。;六、断裂韧度试验方法;（一）断裂韧度试验原理;（一）断裂韧度试验原理;当试验结果无效时，还可以采用相同的试验方法测定试样强度比Rsx。 试样的强度比Rsx为无量纲量，它与试样所能承受的最大载荷、试样尺寸及材料的屈服强度有关。 与KIC值不同， Rsx不是断裂力学指标。;当Kq不满足KIC试验有效性条件时，如果试样形状、尺寸相同，且最大载荷是由于裂纹显著扩展，不是塑性失稳造成的， 此时，可以计算试样强度比并作为材料韧性的相对度量。 ;（二）断裂韧试验试样的制备;由于材料断裂韧度与裂纹取向和裂纹扩展方向有关。试样制作时，应以两个字母标记其取向和扩展方向。 第一个字母表示裂纹面法线方向， 第二个字母表示裂纹深度预期扩展方向。;例：图4-40（a）（c）中，L-S表示裂纹面的法线方向为纵向，预期的裂纹扩展方向为板厚方向。;图4-40（b）中，C-L表示裂纹面的法线方向为圆周切线方向，预期的裂纹扩展方向为圆柱体的长度方向。;疲劳预制裂纹的步骤;在疲劳预制裂纹前缘各点的法平面上，裂纹及其加工的裂纹源应位于裂纹前缘为顶点的30°角楔形内。 ;引伸计安装在疲劳预制裂纹中心线上的两侧对称位置，各压制一个三角锥形或圆锥形盲孔。或在试样上采用微点焊托片或其他有效的方法装卡引伸计。 ;预制裂纹的设备可采用能进行三点弯曲疲劳加载的各种疲劳试验机或装置。但需要具有显示疲劳最大载荷Pmax、疲劳最小载荷Pmin及记录疲劳循环次数的系统。;1．研究冶金因素(成分，热处理)或制造工艺（焊接、成型)对材料断裂韧度的影响。 2．评价材料是否适用。若已知具体使用条件下的应力状态,并能可靠地确定最大裂纹尺寸，可以根据KIC判定某种材料是否适用。;3．作为验收和产品质量控制标准。如果已知材料的KIC值，而且产品尺寸可以提供尺寸足够大的满足KIC试验有效性条件的试样，则KIC可以作为材料验收和产品质量控制标准。;如果要对材料在某一具体应用中的KIC提出要求，首先应该对构件的受力情况、工作环境、无损检测裂纹方法的