实验上常采用标准的冲击试件,通过摆锤冲击弯曲试验来测定材料的冲击韧性,即测定冲击试件被折断而消耗的冲击功,单位为焦耳(J)。材料的冲击韧性是评价材料抵抗冲击载荷的一个重要指标,在航空、航天,天然气管道、储气罐、核压力容器及建筑结构等工程应用中有着重要的意义。冲击韧性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、晶粒粗化等都会使冲击韧性明显降低。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。
材料的冲击韧性可以通过简支梁冲击(图1)或者悬臂梁冲击试验(图2)来确定。这两种试验的区别在于试件的夹持方式不同。常用的标准冲击试样有两种,U形缺口或V形缺口试样。在冲击试验中,首先按照国家标准制备标准的冲击试样,在冲击试验机上举起摆锤作一次大能量冲击或多次小能量冲击,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冲击吸收功。冲击试验按试验温度可分为常温冲击、低温冲击和高温冲击试验。冲击吸收功大,表示材料冲击韧性好,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。