熱沖擊韌性原理

受熱后金剛石材料的性能發(fā)生變化。

工業(yè)應(yīng)用中，熱沖擊韌性是衡量金剛石耐熱性的指標(biāo)，其數(shù)值大小表示金剛石熱穩(wěn)定性的高低。

將金剛石放在充有惰性氣體（如氬氣）的專用設(shè)備中進(jìn)行加熱，然后測(cè)定其沖擊韌性。

取一定質(zhì)量的金剛石顆粒，和鋼球一起裝入試樣管內(nèi)，加熱到900 ℃或1100 ℃后，在2000 r/min的頻率下進(jìn)行震蕩沖擊。沖擊后計(jì)算未破碎率。以未破碎率為50%時(shí)的沖擊次數(shù)表征樣品的沖擊韌性。

特別需要說明的是，這里的沖擊韌性測(cè)定方式與傳統(tǒng)的沖擊韌性測(cè)定方法不同，主要是由于金剛石顆粒尺寸較少，不能按照傳統(tǒng)的對(duì)大體積材料進(jìn)行沖壓的方法進(jìn)行測(cè)定。

熱沖擊韌性是國(guó)際上普遍采用的性能指標(biāo)，尤其對(duì)于高品級(jí)金剛石而言，是決定其使用性能優(yōu)劣的必不可少的質(zhì)量指標(biāo)之一。

沖擊韌性或沖擊功試驗(yàn)（簡(jiǎn)稱"沖擊試驗(yàn)"），因試驗(yàn)溫度不同而分為常溫、低溫和高溫沖擊試驗(yàn)三種；若按試樣缺口形狀又可分為"V"形缺口和"U"形缺口沖擊試驗(yàn)兩種。

沖擊韌度是通過沖擊實(shí)驗(yàn)來測(cè)定的。這種實(shí)驗(yàn)在一次沖擊載荷作用下顯示試件缺口處的力學(xué)特性（韌性或脆性）。雖然試驗(yàn)中測(cè)定的沖擊吸收功或沖擊韌度，不能直接用于工程計(jì)算，但它可以作為判斷材料脆化趨勢(shì)的一個(gè)定性指標(biāo)，還可作為檢驗(yàn)材質(zhì)熱處理工藝的一個(gè)重要手段，這是因?yàn)樗鼘?duì)材料的品質(zhì)、宏觀缺陷、顯微組織十分敏感，而這點(diǎn)恰是靜載實(shí)驗(yàn)所無法揭示的。

沖擊韌性類型及名稱

測(cè)定沖擊韌度的試驗(yàn)方法有多種。國(guó)際上大多數(shù)國(guó)家所使用的常規(guī)試驗(yàn)為簡(jiǎn)支梁式的沖擊彎曲試驗(yàn)。在室溫下進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)一般采用GB/T229-1994標(biāo)準(zhǔn)《金屬夏比沖擊試驗(yàn)方法》，另外還有“低溫夏比沖擊實(shí)驗(yàn)”，“高溫夏比沖擊實(shí)驗(yàn)”。由于沖擊實(shí)驗(yàn)受到多種內(nèi)在和外界因素的影響。要想正確反映材料的沖擊特性，必須使用沖擊實(shí)驗(yàn)方法和設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，為此我國(guó)制定了金屬材料沖擊實(shí)驗(yàn)的一系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（例如GB2106、GB229-84、GB4158-84、GB4159-84）。

沖擊韌性實(shí)驗(yàn)設(shè)備

沖擊試驗(yàn)機(jī)、游標(biāo)卡尺

沖擊韌性實(shí)驗(yàn)原理

沖擊試驗(yàn)利用的是能量守恒原理，即沖擊試樣消耗的能量是擺錘試驗(yàn)前后的勢(shì)能差。試驗(yàn)時(shí)，把試樣放在圖2-28的B處，將擺錘舉至高度為H的A處自由落下，沖斷試樣即可。擺錘在A處所具有的勢(shì)能為：

E=GH=GL（1-cosα）

沖斷試樣后，擺錘在C處所具有的勢(shì)能為：

E1=Gh=GL（1-cosβ）。

勢(shì)能之差E-E1，即為沖斷試樣所消耗的沖擊功AK:AK=E-E1=GL（cosβ-cosα）

式中，G為擺錘重力（N）；L為擺長(zhǎng)（擺軸到擺錘重心的距離）（mm）；α為沖斷試樣前擺錘揚(yáng)起的最大角度；β為沖斷試樣后擺錘揚(yáng)起的最大角度。

沖擊韌性實(shí)驗(yàn)步驟

1.測(cè)量試樣的幾何尺寸及缺口處的橫截面尺寸。

2.根據(jù)估計(jì)材料沖擊韌性來選擇試驗(yàn)機(jī)的擺錘和表盤。

3.安裝試樣。

4.進(jìn)行試驗(yàn)。將擺錘舉起到高度為H處并鎖住，然后釋放擺錘，沖斷試樣后，待擺錘揚(yáng)起到最大高度，再回落時(shí)，立即剎車，使擺錘停住。

5.記錄表盤上所示的沖擊功AKU值。取下試樣，觀察斷口。試驗(yàn)完畢，將試驗(yàn)機(jī)復(fù)原。

6.沖擊試驗(yàn)要特別注意人身的安全。

沖擊韌性實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理

計(jì)算沖擊韌性值。