IZOD 冲击测试解释：定义、意义和计算

Xometry 与我们合作的工程师使用许多不同的冲击测试来了解材料的特性，其中之一就是 IZOD 冲击测试。有多种方法可以确定材料将如何响应或反应；对于 IZOD，您需要一个摆锤和虎钳。 

以下是有关此测试的更多信息、其重要因素以及它与其他冲击测试（如夏比冲击测试）的比较。 

什么是 IZOD 冲击测试？

IZOD 测试是一种确定材料抗冲击性的方法，特别是在材料破裂之前可以承受多少负载。这将帮助您选择适合您需求的材料。它也称为缺口 IZOD 测试，已被美国材料与试验协会 (ASTM) 和国际标准化组织 (IOS) 接受为一种标准化方法，尽管后者需要稍长、稍宽的材料进行测试。

您可以用它来测试几乎任何材料，但它最常用于测试塑料和聚合物。您需要一些不同的用品和工具来进行测试，包括带有凹口的矩形材料样品、摆锤冲击测试工具和虎钳。下面是 Xometry 团队提供的测试工作原理图。

除了冲击之外，IZOD 测试还提供了材料可以吸收的能量大小的概念。在将这些材料转化为人们每天使用的产品或结构（例如桥梁）之前，必须了解所有这些信息。当您使用 IZOD 进行测试时，该方法是 ASTM D256，对于金属，该方法是 ASTM E23。

IZOD 冲击测试的重要性是什么？

IZOD 冲击测试很重要，因为它：

1. 使工程师能够确定候选材料的韧性，从而可以使用适当的材料、尺寸和安全系数来设计零件和结构。
2. 使工程师能够观察材料在承受冲击载荷时的表现。 

为什么我们需要 IZOD 冲击测试？

工程师使用 IZOD 测试来表征材料在冲击过程中吸收能量的能力。这种简单、快速的测试可用于确定材料从延性行为转变为脆性行为的温度（延性到脆性转变温度）。一些钢材在 0 °C 左右会经历韧性到脆性的转变，这完全在许多具有关键安全问题的应用（例如船舶和桥梁）的使用温度范围内。

IZOD 冲击测试的结果如何计算？

首先，设置摆锤的高度。记录摆在该高度的势能。其次，摆锤落下，然后撞击测试样本。第三，确定样品断裂时摆锤的动能。能量守恒定律用于确定断裂时的动能。材料的冲击强度被认为是样品断裂时吸收的动能。

悬臂梁冲击试验强度的单位是什么？

IZOD 测试确定的冲击强度单位通常表示为 J/m 或 ft-lb/in。这可以解释为使材料变形一定量（米，英寸）所需的动能或功量（J，ft-lb）。

IZOD 冲击测试的示例是什么？

IZOD 冲击测试通常用于塑料，而夏比测试通常用于金属，但这两种方法都可以用于任何材料。例如，各塑料制造商通过 IZOD 冲击测试确定聚甲醛（POM、乙缩醛）的平均韧性为 90 J/m2，尼龙 6,6 的平均韧性为 100 J/m2。

为什么我们使用缺口样本进行 IZOD 冲击测试？

缺口样本用于 IZOD 测试，因为缺口在缺口根部产生应力集中，并迫使断裂发生在可重复的位置。通过局部化应力，缺口促进裂纹萌生和扩展，并最大限度地减少塑性变形。如果测试选择的第一个锤子重量没有使样品破裂，则依次使用更重的锤子，直到样品破裂。

如何执行 IZOD 冲击测试程序？

IZOD 测试相对简单，但确实需要特定的条件和测量。以下是您可以预期的一般步骤：

1. 首先，准备测试样本，将其切割成 ASTM 或 IOS 要求的尺寸，并切出 45 度 V 形截面。摆锤将击中其正上方以破碎材料。您需要有一个顶点位于测试材料长度的中点。
2. 然后，将测试材料添加到摆锤测试装置中，在摆锤将摆动并接触的底部。用虎钳将其固定。
3. 您将设置摆锤的高度（标准为 24 英寸）并记下摆锤在此高度处的势能。然后，释放钟摆。
4. 第一次测试后，您可以增加摆锤的重量，直至将材料击碎，即可计算出冲击强度值。
5. 如果需要在低温下进行IZOD测试，测试材料将被放入冰箱中直至达到平衡，然后取出进行测试。
6. 要获得冲击值，您需要将冲击能量除以样本的厚度。该数字的单位为焦耳/米或英尺磅/英寸，可转换为使材料变形和断裂所需的动能。

IZOD 冲击测试使用什么机器？

摆锤试验机用于 IZOD 冲击试验。这种类型的机器通常具有可以以不同角度固定的摆锤、位于摆锤杆末端的锤子以及可以将测试样本放置在设备底部的固定装置。摆锤的旋转点上通常还有一个刻度，允许用户指定摆锤掉落的不同角度。    

IZOD 冲击测试标准是什么？

IZOD 冲击测试方法由 ASTM D256（塑料）和 ASTM E23（金属）标准化。 IZOD 冲击测试方法也由 ISO（国际标准化组织）180 标准化。ASTM 和 ISO 标准之间的主要区别在于测试样本的尺寸。 ASTM 标准要求测试样本的尺寸应为 2.5 英寸（长）x 0.5 英寸（宽）x 0.125 英寸（厚），凹口下方的深度为 0.4 英寸，而 ISO 标准则规定测试样本的尺寸应为 3.15 英寸（长）x 0.39 英寸（宽）x 0.15 英寸（厚），凹口下方的材料深度为 0.31 英寸。

影响悬臂梁冲击强度的因素有哪些？

有一些细节会影响您从材料中获得的冲击强度读数：

1。屈服强度

尽管材料可以经过热处理以获得更高的屈服强度，但热处理过程也会降低材料的延展性。这可能导致整体冲击强度降低。 要了解更多信息，请参阅我们有关屈服强度的完整指南。

2.延展性

具有较高延展性的材料在永久断裂或损坏之前往往会变形。在这种情况下，您会发现这些材料往往具有更高的冲击强度。要了解更多信息，请参阅我们的延展性完整指南。

3.缺口

为了准确读取冲击强度，获得正确的缺口尖端半径和缺口深度非常重要。这是因为凹口将应力局部化，并且灵敏度会根据您使用的材料而变化。

4。温度和应变率

较低的温度会影响材料的脆性以及测试过程中发生的应变大小。温度越低，材料的应变率就越有可能降低，这一点需要注意。

5。断裂机制

您需要了解哪种断裂在起作用，这取决于您正在测试的材料的组成和结构。它要么是韧性断裂，要么是脆性断裂，或者具有这两种类型的特征。将产生不同类型的裂纹，包括解理和微孔合并。 

悬臂梁冲击试验和简支梁冲击试验有什么区别？

两种测试都使用相同类型的摆动摆装置，但 IZOD 通常用于测试塑料，而夏比测试则普遍用于测试金属。我们在下表中介绍了这些测试之间的一些其他差异。

要了解更多信息，请参阅我们的夏比冲击测试完整指南。

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凯特·德·纳乌姆

Kat de Naoum 是一位来自英国的作家、作家、编辑和内容专家，拥有 20 多年的写作经验。 Kat 拥有为各种制造和技术组织写作的经验，并且热爱工程领域。除了写作之外，Kat 还担任了近 10 年的律师助理，其中 7 年从事船舶融资工作。她为许多出版物撰写文章，包括印刷版和在线版。 Kat 拥有金斯顿大学英国文学和哲学学士学位以及创意写作硕士学位。

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