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構鋼均會產生冷脆現象。即當試驗溫度低于某一溫度Tk時，材料將從韌性變為脆性狀態，其沖擊功明顯下降。溫度Tk稱為韌脆轉變溫度。系列溫度沖擊試驗是評定材料低溫脆斷的常用方法，這種方法比較簡單，使用的歷史較長，積累了許多經驗，常用以下2種方法：
將Akwt值降到某一特定數值時的溫度定義為Tko①取1/2Ak沖擊值對應的溫度或取1/2(Akmax—Akmin)沖擊值所對應的溫度；②取工程上規定夏比沖擊功Ak所對應的溫度。例如船用低碳鋼板，取V型缺口試驗的20JU型缺口300M鋼取49等。這種方法的問題是：Ak值的大小由使用者決定，多數是靠經驗數據而定。
 

 
 
以斷口形貌轉變溫度FATT，通常取沖擊斷口上出現50%纖維斷面率時的溫度FATT50為冷脆轉變溫度。冷脆轉變溫度的確定方法很多，共同的特點是物理意義不明確。例如FATT，它主要反映沖擊斷裂時裂紋擴展過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，又包括裂紋擴展功。沖擊功對缺口尖銳程度敏感，而FATT對缺口尖銳度不敏感；FATT雖然能反映裂紋擴展過程中斷口韌脆上的差別，但不能對裂紋抗力以定量的評估。當FATT溫度相同時，不同材料的裂紋擴展功可能相差很大，而且FATT的測量準確性與測量人員的經驗關系很大。為了克服上述2種方法的不足，采用儀器化沖擊實驗測出的裂紋形成功或擴展功作為冷脆轉變的判據。它能定量、準確的和具有明確物理意義的確定冷脆轉變溫度。以300M鋼為例進行了探索。根據上面分析，筆者把300M鋼不同試驗溫度測出的沖擊功Ak分解成裂紋形成功E，和裂紋擴展功Ep，并按照常規方法把Ak換算成。k測出的數據列于表2fy1。并根據這些數據繪出300M鋼的能量溫度曲線(見圖5)。
 

 

 
在研究鋼材韌脆轉變的標準中，能量法應用普遍。為進行比較，筆者采用如下幾種方法確定300M鋼的韌脆溫度：①取1/2Clkmax沖擊韌性值對應的溫度為韌脆轉變溫度，用Tlk表示；②采用300M鋼技術條件規定值(49J/cm2)為標準，其對應的溫度用Tk表示；③裂紋形成功E；，隨試驗溫度降低在某一溫度范圍急劇下降，其取Ei_TO。曲線轉折點所對應的溫度為韌脆轉變溫度，用TOk表示；①裂紋擴展功Ep，在韌脆轉變溫度(用Tk表示)以下時變化較小，在Tk以上時顯著增加，其轉折點所對應的溫度，即為韌脆轉變溫度。用以上4種判據確定的300M鋼韌脆轉變溫度列入表3。
從表3可見，用裂紋形成功E，及裂紋擴展功E：作為判據確定的TOk和Tk與以300M鋼技術條件規定值為判據定出的韌脆轉變溫度廠基本吻合；以12akmax作為判據確定的轉變溫度T/k比上述3種方法測出的溫度低30(左右。眾所周知，用鋼材技術條件規定值作為判據，它是根據材料使用條件提出的，它反映不出材料的韌脆轉變本質。利用作為韌脆轉變判據，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變本質。相反裂紋擴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展。
 


 
 
顯然，用裂紋擴展功來描述材料的韌脆轉變更合適。因為它的大小表示裂紋出現后擴展速度的快慢，代表材料韌性的好壞。筆者曾用上述方法對多種材料進行過研究，結果證明用E：或E，作為韌脆轉變的判據是可行的。300M鋼韌脆轉變的研究結果表明，利用裂紋擴展功和裂紋形成功隨試驗溫度降低的變化曲線轉折點作為韌脆轉變溫度的判據，與其它方法比較，有明顯的優點。
物理意義明確，變化明顯，易于分辨。因此，它將會取代其它韌脆轉變判據。沖擊能量特征值的應用研究還僅僅是個開始，有很多對沖擊功比較敏感的材料和工藝性能還需進一步開發。例如攪拌摩擦焊接與母材沖擊試驗結果相比較，不但焊縫部分沖擊力提高24%，同時沖擊總功也提高89%，尤其是裂紋擴展功，與母材相比提高了1.5倍。隨著儀器化沖擊試驗機的廣泛應用，沖擊能量特征值作為一種衡量材料性能的指標將引起人們更多的關注。
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