Duritatea la impact a materialelor metalice se referă la capacitatea lor de a rezista la deteriorare și de a restabili deformarea atunci când sunt supuse la încărcare la impact, iar acest indice de performanță este de mare importanță pentru aplicarea practică a materialelor. Rezistența la impact nu reflectă doar gradul de duritate și fragilitate a materialului, ci determină și durabilitatea și fiabilitatea materialului sub sarcină dinamică. Există mulți factori care afectează rezistența la impact a materialelor metalice, inclusiv natura materiei prime în sine, orientarea eșantionului, geometria crestăturii și calitatea prelucrării, precizia mașinii de testare, potrivirea între pendul și cadru, temperatura de testare, poziționarea probei de impact și așa mai departe.
1. Natura materiei prime în sine
Rezistența la impact a materialelor metalice este strâns legată de propria lor structură metalografică, compoziția chimică, proprietățile fizice, procesele de prelucrare și tratament termic. De exemplu, compoziția chimică a metalului, în special carbon (C), fosfor (P), sulf (S) și alte elemente, atunci când conținutul lor crește, duce de obicei la o reducere a tenacității la impact a materialului. Acest lucru se datorează faptului că aceste elemente tind să formeze faze fragile sau incluziuni în material, crescând concentrațiile de tensiuni și reducând duritatea materialului. Dimpotrivă, elemente precum manganul (Mn) și nichelul (Ni) pot îmbunătăți în mod eficient duritatea materialului într-un anumit interval; Mn poate rafina boabele și poate inhiba precipitarea carburilor de-a lungul granițelor granulelor, în timp ce Ni poate crește energia de stratificare a feritei și poate promova deplasarea încrucișată a dislocațiilor, ceea ce poate ajuta la îmbunătățirea tenacității oțelului.
În plus, compoziția de fază a unui material metalic are, de asemenea, un efect semnificativ asupra durității acestuia. Cu cât este mai mare conținutul de ferită, o fază cu rezistență scăzută, plasticitate și duritate bună, cu atât rezistența la impact a materialului este de obicei mai bună. Dimpotrivă, carburiții reticulati deteriorează duritatea materialului și, cu cât cantitatea lor este mai mare, cu atât duritatea la impact a materialului este mai slabă. Prin urmare, prin ajustarea compoziției chimice a materialului și a procesului de tratament termic, compoziția fazei poate fi controlată și astfel se poate optimiza rezistența la impact a materialului.
2. Orientarea exemplarelor
Orientarea materialelor metalice afectează proprietățile lor mecanice, inclusiv duritatea. În aplicațiile reale de producție și inginerie, majoritatea materialelor metalice sunt laminate, în procesul de laminare incluziunile metalice însoțite de granule metalice de-a lungul direcției principale de deformare sunt alungite, formarea de țesut din fibre metalice, afectând grav duritatea la impact a materialelor metalice. Prin urmare, de-a lungul eșantionării direcției de rulare, adică axa lungă a eșantionului paralelă cu direcția de rulare, crestătură deschisă în direcția perpendiculară pe direcția de rulare, astfel încât duritatea la impact a eșantionării obținută de cea mai mare; dimpotrivă, perpendicular pe direcția de rulare se prelevează, de-a lungul direcției de rulare a crestăturii de deschidere, rezistența la impact obținută prin prelevarea celui mai mic.
3. Geometria crestăturii și calitatea procesării
Geometria crestăturii și calitatea procesării au un impact important asupra durității la impact a materialului. Conform standardului GB/T 229-2007, crestătura este împărțită în principal în două tipuri de crestătură de tip U și de tip V în comparație cu crestătura de tip U, stresul este mai concentrat, astfel încât rezistența la impact este de obicei mai jos. Pentru același material metalic, duritatea la impact a specimenelor crestate este mult mai mică decât cea a specimenelor necrestate, deoarece crestătura va duce la concentrarea tensiunilor, ceea ce va reduce duritatea materialului. Epruvetele de impact crestate au un grad semnificativ de concentrare a tensiunii în ordinea descrescătoare a specimenelor de impact de tip I, tip V, tip U și semicirculare.
În plus, calitatea procesării crestăturii este, de asemenea, unul dintre factorii importanți care afectează rezistența la impact. Calitatea procesării crestăturii în principal prin impactul crestăturii în apropierea stresului, concentrarea deformarii pentru a afecta duritatea la impact a materialului. Studiile au arătat că duritatea la impact a adâncimii crestăturii specimenului de impact odată cu creșterea scăderii treptate, odată cu creșterea razei rădăcinii crestăturii, duritatea la impact a materialelor metalice a crescut treptat; rezistența la impact cu zgârieturile de prelucrare de la partea inferioară a crestăturii, gradul de întărire al scăderii treptate. Prin urmare, ar trebui să fie în strictă conformitate cu GB/T 229-2007 crestătură de impact dimensiunea crestăturii specimenului de prevederile de prelucrare a specimenului de impact.
4. Precizia mașinii de testare și a pendulului și cadrului cu coordonarea
Duritatea la impact a materialelor metalice asupra preciziei mașinii de testare a impactului are anumite cerințe, mașinii de testare de precizie scăzută privind duritatea la impact a impactului mai mare. În plus, duritatea la impact este, de asemenea, legată de eroarea dispozitivului de citire a mașinii de testare a impactului, astfel încât testul trebuie efectuat înainte de operarea zero.
Pendulul cu rama este, de asemenea, critic. Testarea la impact este un test de distrugere o singură dată, astfel încât potrivirea pendulului pe cadru trebuie să fie precisă. Aceasta include paralelismul axei pendulului și al planului de referință, paralelismul laturii pendulului și al planului de balansare, jocul radial și axial al axei pendulului, distanța de la axa pendulului la centrul de lovire, poziția relativă a pendulului. marginea cuțitului de impact și distanța de sprijin etc., care ar trebui să îndeplinească cerințele standardelor relevante. Când poziția relativă a muchiei cuțitului de impact și a centrului suportului nu îndeplinesc cerințele, muchia cuțitului de impact și linia centrală a crestăturii specimenului nu pot coincide, rezultând rezultate de măsurare inexacte, rezistența la impact va fi mare.
5. Temperatura de testare
Temperatura de testare este, de asemenea, unul dintre factorii importanți care afectează rezistența la impact a materialelor. În procesul de testare a rezistenței la impact, pentru a găsi materialul se află în domeniul de temperatură a zonei fragile, în utilizarea procesului poate fi controlat pentru a evita temperatura zonei fragile pe material. Diferitele materiale metalice neferoase și duritatea la impact prin impactul temperaturii sunt diferite, dar munca de absorbție a impactului este legată de temperatura temperaturii, uniformitatea temperaturii, durata de izolație. Pe măsură ce temperatura scade, duritatea la impact a materialului scade de obicei, aceasta deoarece capacitatea de deformare plastică a materialului la temperaturi scăzute este redusă, viteza de expansiune a fisurilor este accelerată, ceea ce duce la o reducere a tenacității.
6. Poziţionarea specimenelor de impact
Poziționarea specimenului de impact este pentru a se asigura că linia centrală a crestăturii specimenului de impact coincide cu marginea cuțitului de impact pe pendul pentru a reduce eroarea de funcționare a testului. Dacă pozițiile lor relative nu coincid, nu pot îndeplini cerințele de 0.5 mm, forța de impact maximă nu poate acționa asupra secțiunii transversale minime a rădăcinii crestăturii specimenului de impact, conducând în cele din urmă la prejudecată de rezistență la impact.
7. Alți factori
Pe lângă factorii de mai sus, defectele interne și impuritățile materialelor metalice pot afecta semnificativ rezistența la impact. Defectele și impuritățile cresc concentrația de stres și reduc duritatea materialului. De exemplu, defectele interne, cum ar fi incluziunile și bulele, pot duce la inițierea și extinderea fisurilor, reducând astfel rezistența la impact a materialului. Pentru a reduce impactul defectelor și impurităților asupra durității materialelor, calitatea materiilor prime și condițiile procesului de producție trebuie să fie strict controlate în timpul pregătirii și procesării materialelor.
