冲击性能

在标准的测试中，比如拉伸，弯曲测试，材料吸收能量是比较缓慢的，但是在现实的应用中，材料经常会吸收突如其来的能量，例如掉落的物体，大风，坍塌，高空坠落等。冲击测试的目的就是模拟这些情况，缺口与非缺口冲击测试就是表征材料在指定冲击应力下的行为，以此在表征材料的脆性与韧性。

冲击测试的数据不能作为材料设计的依据。材料特定的行为可以通过测试不同条件下的测试实验来获得，比如改变缺口的大小和测试温度。

冲击测试是在摆锤式悬臂梁冲击仪上实现的，试样被固定在夹具上，一个摆锤（具有固定半径的冲击刃）从固定的高度释放，使得试样能够吸收瞬时能量。摆锤释放的高度与最后摆回去的高度差值代表了测试样条的断裂吸收的能量。测试需要在室温下进行，或者是低温下进行（表征材料的低温冲击韧性）。测试样条有不同的类型以及不同的缺口的尺寸。

冲击测试的结果不是绝对的 ，除非测试样条的几何形状和实际最终使用的环境一致。如果两种材料的失效速率和失效的模式一样的话，那么材料在两种测试方法下的冲击性能是等同的。

冲击性能的比较

ASTM与ISO

冲击性能对测试试样的厚度和分子取向很敏感。ASTM与ISO方法中使用的试样的厚度差别可能对冲击的影响很大。厚度从3mm变为4mm甚至通过分子质量和试样厚度对IZOD缺口冲击性能使失效方式发生改变，从塑性转成脆性（如图1所示）。但是在3mm显示脆性的材料如矿物和玻璃填充等级的材料不受影响。添加了冲击改性剂的材料也不受此因素的影响。

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图1：测试试样的厚度和分子取向对冲击性能的影响

缺口冲击强度

ASTM D256， ISO 180

缺口冲击强度已经成为比较材料冲击韧性的标准测试（如图2和3）。但是缺口冲击测试与制品在实际使用的环境的关系比较小。因为改变缺口敏感的材料，测试结果会有很大的改变。冲击测试主要是用来表征材料对缺口的敏感性而非抗冲能力。缺口冲击强度测试主要用来比较材料的韧性。缺口冲击测试对于一些带有尖角，尖的拐角，加强肋的制品的冲击韧性有很大的实际意义。

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                          图2 缺口冲击强度

无缺口冲击测试的试样几何形状，测试负载与缺口试样一样，只是测试试样上没有缺口。这种测试比缺口冲击准确，是因为它减少了因铣缺口而造成的应力集中。

冲击强度是用试样吸收的能量除以试样在缺口处的厚度和宽度的乘积得到的，单位是KJ/m2.

ISO测试标准的不同反映了试样的类型和缺口的类型

ISO 180/ 1A 是指1类试样和A缺口。如图2所示。试样的尺寸为长80mm，高10mm，厚4mm。

ISO 180/1U 是指试样为1类型，但是夹具是反向的。ASTM测试方法中试样的长为63.5mm, 更重要的是试样的厚度是3.2mm，而摆锤的半径和高度与ISO一致。

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图3 缺口冲击强度

在ASTM标准中，冲击强度是用缺口处吸收的能量除以缺口试样的厚度来表征的。其单位是J/m。试样厚度的不同，对测试结果影响很大。

Charpy 冲击强度

ASTM D 256， ISO 179

Charpy和Izod 测试最大的区别就是测试试样的放置不同。在Charp测试中，试样是水平放置在试样机上（如图4）。

ISO标准的不同反映了试样和缺口的类型：

ISO 179/2C 是指试样为2类型，缺口为C类型。

IISO 179/2D 是指试样是2类型，但是无缺口。

在DIN 53453标准中，试样的尺寸与ISO标准相似。ISO与DIN中，冲击强度都是用是用试样吸收的能量除以试样在缺口处的面积。单位为KJ/m2. 

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图4 Charpy 冲击强度