具有體心立方和密排六方的金屬及其合金，特別是工程上常用的結(jié)構(gòu)鋼均會(huì)產(chǎn)生冷脆現(xiàn)象。即當(dāng)試驗(yàn)溫度低于某一溫度Tk時(shí)，材料將從韌性變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，其沖擊功明顯下降。溫度Tk稱為韌脆轉(zhuǎn)變溫度。系列溫度沖擊試驗(yàn)是評(píng)定材料低溫脆斷的常用方法，這種方法比較簡(jiǎn)單，使用的歷史較長(zhǎng)，積累了許多經(jīng)驗(yàn)，常用以下2種方法：
將Akwt值降到某一特定數(shù)值時(shí)的溫度定義為Tko①取1/2Ak沖擊值對(duì)應(yīng)的溫度或取1/2(Akmax—Akmin)沖擊值所對(duì)應(yīng)的溫度；②取工程上規(guī)定夏比沖擊功Ak所對(duì)應(yīng)的溫度。例如船用低碳鋼板，取V型缺口試驗(yàn)的20JU型缺口300M鋼取49等。這種方法的問(wèn)題是：Ak值的大小由使用者決定，多數(shù)是靠經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)而定。
 

 
 
以斷口形貌轉(zhuǎn)變溫度FATT，通常取沖擊斷口上出現(xiàn)50%纖維斷面率時(shí)的溫度FATT50為冷脆轉(zhuǎn)變溫度。冷脆轉(zhuǎn)變溫度的確定方法很多，共同的特點(diǎn)是物理意義不明確。例如FATT，它主要反映沖擊斷裂時(shí)裂紋擴(kuò)展過(guò)程中斷口形貌在韌脆程度上的差別。而缺口試樣沖擊功Ak，即包括裂紋形成功，又包括裂紋擴(kuò)展功。沖擊功對(duì)缺口尖銳程度敏感，而FATT對(duì)缺口尖銳度不敏感；FATT雖然能反映裂紋擴(kuò)展過(guò)程中斷口韌脆上的差別，但不能對(duì)裂紋抗力以定量的評(píng)估。當(dāng)FATT溫度相同時(shí)，不同材料的裂紋擴(kuò)展功可能相差很大，而且FATT的測(cè)量準(zhǔn)確性與測(cè)量人員的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系很大。為了克服上述2種方法的不足，采用儀器化沖擊實(shí)驗(yàn)測(cè)出的裂紋形成功或擴(kuò)展功作為冷脆轉(zhuǎn)變的判據(jù)。它能定量、準(zhǔn)確的和具有明確物理意義的確定冷脆轉(zhuǎn)變溫度。以300M鋼為例進(jìn)行了探索。根據(jù)上面分析，筆者把300M鋼不同試驗(yàn)溫度測(cè)出的沖擊功Ak分解成裂紋形成功E，和裂紋擴(kuò)展功Ep，并按照常規(guī)方法把Ak換算成。k測(cè)出的數(shù)據(jù)列于表2fy1。并根據(jù)這些數(shù)據(jù)繪出300M鋼的能量溫度曲線(見(jiàn)圖5)。
 

 

 
在研究鋼材韌脆轉(zhuǎn)變的標(biāo)準(zhǔn)中，能量法應(yīng)用普遍。為進(jìn)行比較，筆者采用如下幾種方法確定300M鋼的韌脆溫度：①取1/2Clkmax沖擊韌性值對(duì)應(yīng)的溫度為韌脆轉(zhuǎn)變溫度，用Tlk表示；②采用300M鋼技術(shù)條件規(guī)定值(49J/cm2)為標(biāo)準(zhǔn)，其對(duì)應(yīng)的溫度用Tk表示；③裂紋形成功E；，隨試驗(yàn)溫度降低在某一溫度范圍急劇下降，其取Ei_TO。曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度為韌脆轉(zhuǎn)變溫度，用TOk表示；①裂紋擴(kuò)展功Ep，在韌脆轉(zhuǎn)變溫度(用Tk表示)以下時(shí)變化較小，在Tk以上時(shí)顯著增加，其轉(zhuǎn)折點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度，即為韌脆轉(zhuǎn)變溫度。用以上4種判據(jù)確定的300M鋼韌脆轉(zhuǎn)變溫度列入表3。
從表3可見(jiàn)，用裂紋形成功E，及裂紋擴(kuò)展功E：作為判據(jù)確定的TOk和Tk與以300M鋼技術(shù)條件規(guī)定值為判據(jù)定出的韌脆轉(zhuǎn)變溫度廠基本吻合；以12akmax作為判據(jù)確定的轉(zhuǎn)變溫度T/k比上述3種方法測(cè)出的溫度低30(左右。眾所周知，用鋼材技術(shù)條件規(guī)定值作為判據(jù)，它是根據(jù)材料使用條件提出的，它反映不出材料的韌脆轉(zhuǎn)變本質(zhì)。利用作為韌脆轉(zhuǎn)變判據(jù)，由于Clk值本身物理意義不明確，同樣也不能反映材料的韌脆轉(zhuǎn)變本質(zhì)。相反裂紋擴(kuò)展功及裂紋形成功代表材料的韌脆性，有明確的物理意義。E，主要消耗在被沖擊試樣彈性變形、塑性變形及裂紋形成中；Ep主要用于裂紋前沿微觀塑性變形及裂紋擴(kuò)展。
 


 
 
顯然，用裂紋擴(kuò)展功來(lái)描述材料的韌脆轉(zhuǎn)變更合適。因?yàn)樗拇笮”硎玖鸭y出現(xiàn)后擴(kuò)展速度的快慢，代表材料韌性的好壞。筆者曾用上述方法對(duì)多種材料進(jìn)行過(guò)研究，結(jié)果證明用E：或E，作為韌脆轉(zhuǎn)變的判據(jù)是可行的。300M鋼韌脆轉(zhuǎn)變的研究結(jié)果表明，利用裂紋擴(kuò)展功和裂紋形成功隨試驗(yàn)溫度降低的變化曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)作為韌脆轉(zhuǎn)變溫度的判據(jù)，與其它方法比較，有明顯的優(yōu)點(diǎn)。
物理意義明確，變化明顯，易于分辨。因此，它將會(huì)取代其它韌脆轉(zhuǎn)變判據(jù)。沖擊能量特征值的應(yīng)用研究還僅僅是個(gè)開始，有很多對(duì)沖擊功比較敏感的材料和工藝性能還需進(jìn)一步開發(fā)。例如攪拌摩擦焊接與母材沖擊試驗(yàn)結(jié)果相比較，不但焊縫部分沖擊力提高24%，同時(shí)沖擊總功也提高89%，尤其是裂紋擴(kuò)展功，與母材相比提高了1.5倍。隨著儀器化沖擊試驗(yàn)機(jī)的廣泛應(yīng)用，沖擊能量特征值作為一種衡量材料性能的指標(biāo)將引起人們更多的關(guān)注。
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