Определение ударной вязкости выполняют на маятниковых копрах. Метод основан на разрушении образца с надрезом одним ударом. Образец устанавливают на опорах копра и наносят удар по стороне образца, противоположной надрезу.Работа, затраченная на разрушение образца, определяется по формуле
K = P*g*(H-h) = P*g*l (cosα₂ – cosα₁),
где Р - масса маятника; g - ускорение силы тяжести; Н, h - высота подъема маятника до удара и после разрушения образца; I - длина маятника;
α₂, α₂- углы подъема маятника до удара и после разрушения образца.
Величины Р, Н, I, α₁ - постоянны, поэтому при испытаниях значение работы разрушения определяют с помощью специальных таблиц по значению α₂ (h).
Ударная вязкость определяется как отношение работы разрушения К (Дж), затраченной на деформацию и разрушение ударным изгибом надрезанного образца, к начальной площади поперечного сечения образца в месте надреза S₀ (см²):
По рассчитанному значению ударной вязкости делают заключение о возможности применения материала для эксплуатации при динамических нагрузках.
Материал считают работоспособным, если
KCU > 40 Дж/см², KCV> 30 Дж/см², КСТ> 20 Дж/см².
Для строительных конструкций и деталей машин простой формы чаще используют U-образный надрез; для ответственных деталей машин, имею-щих различные концентраторы - V-образный; для очень ответственных деталей машин, работающих в крайне сложных условиях - Т-образный.
Испытания ударной вязкости широко применяют для оценки склонности металла к хрупкому разрушению при низких температурах. Преимуществами этого метода являются простота эксперимента, учет влияния скорости нагружения и концентраций. Для оценки хладноломкости обычно проводят испытания серии образцов при понижающихся температурах. Кривые зависимости ударной вязкости от температуры называют сериальными кривыми хладноломкости.
С помощью этих кривых определяет температурный порог хладноломкости. При температуре эксплуатации ниже порога хладноломкости металл применять не следует. Техническими условиями на поставку металлопродукции ответственного назначения обычно оговаривают минимально допустимое значение ударной вязкости при заданной температуре. Оценку хладноломкости можно также проводить по виду излома разрушившегося образца.
Метод основан на определении соотношения площадей вязких и хрупких участков излома ударных образцов. Вязкий излом имеет характерное волокнистое строение с пепельным оттенком. С понижением температуры количество волокнистой составляющей в изломе снижается, появляются кристаллические блестящие участки.
Обычно за критическую температуру принимают такую, при которой наблюдается падение ударной вязкости вдвое или доля волокнистой составляющей в структуре равна 50 %. Эта характеристика обозначается Т₅₀. Для особо ответственных случаев находят температуру, при которой доля волокнистой составляющей в изломе равна 90 или 95 %: Т₉₀ или Т₉₅.