Rezistența la impact a materialelor metalice se referă la capacitatea lor de a rezista la deteriorare și de a recupera deformarea atunci când sunt supuse la sarcini de impact. Acest indice de performanță este de mare importanță pentru aplicarea practică a materialelor. Rezistența la impact nu reflectă doar duritatea și fragilitatea materialelor, dar determină și durabilitatea și fiabilitatea materialelor sub sarcini dinamice. Există mulți factori care afectează rezistența la impact a materialelor metalice, inclusiv în principal proprietățile materiilor prime în sine, orientarea eșantionului, geometria crestăturii și calitatea prelucrării, precizia mașinii de testare, potrivirea pendulului și cadrul, temperatura de testare, poziționarea epruvetei de impact etc. În continuare este o analiză detaliată a acestor factori.
1. Proprietățile materiilor prime în sine
Rezistența la impact a materialelor metalice este strâns legată de propria lor structură metalografică, compoziția chimică, proprietățile fizice, tehnologia de prelucrare și procesul de tratament termic. De exemplu, compoziția chimică a metalelor, în special a elementelor precum carbonul (C), fosforul (P) și sulful (S), duce de obicei la o scădere a durității la impact a materialului atunci când conținutul lor crește. Acest lucru se datorează faptului că aceste elemente sunt predispuse să formeze faze fragile sau incluziuni în interiorul materialului, cresc concentrația de tensiuni și reduc 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 defectului de stivuire a feritei și poate promova alunecarea transversală a dislocațiilor, toate acestea contribuind la îmbunătățirea tenacității oțelului.
În plus, compoziția de fază a materialelor metalice are, de asemenea, un efect semnificativ asupra durității acestora. Ferita este o fază cu rezistență scăzută, plasticitate și duritate bună. Cu cât conținutul său este mai mare, cu atât rezistența la impact a materialului este de obicei mai bună. Dimpotrivă, rețeaua de carburi va deteriora duritatea materialului. Cu cât numărul său este mai mare, cu atât duritatea la impact a materialului este mai slabă. Prin urmare, prin ajustarea compoziției chimice și a procesului de tratare termică a materialului, compoziția de fază poate fi controlată, iar apoi rezistența la impact a materialului poate fi optimizată.
2. Orientarea probei
Orientarea materialelor metalice afectează proprietățile lor mecanice, inclusiv duritatea. În aplicațiile reale de producție și inginerie, majoritatea materialelor metalice sunt laminate. În timpul procesului de laminare, incluziunile metalice sunt alungite de-a lungul direcției principale de deformare împreună cu granulele metalice pentru a forma țesut din fibre metalice, ceea ce afectează grav rezistența la impact a materialului metalic. Prin urmare, eșantionarea de-a lungul direcției de rulare, adică axa lungă a probei este paralelă cu direcția de rulare, iar crestătura este deschisă perpendicular pe direcția de rulare, duritatea la impact obținută prin eșantionare este mai mare; dimpotrivă, prelevarea perpendiculară pe direcția de rulare și crestarea de-a lungul direcției de laminare, duritatea la impact obținută prin prelevare este mai mică.
3. Geometria crestăturii și calitatea procesării
Geometria și calitatea procesării crestăturii au o influență importantă asupra durității la impact a materialului. Conform standardului GB/T 229-2007, crestăturile sunt împărțite în principal în tip U și tip V. În comparație cu crestăturile de tip U, crestăturile de tip V au stres mai concentrat, astfel încât rezistența la impact este de obicei mai mică. Pentru același material metalic, duritatea la impact a specimenelor crestate este mult mai mică decât cea a specimenelor necrestate, deoarece crestăturile vor cauza concentrarea tensiunilor, reducând astfel duritatea materialului. Semnificația concentrației tensiunii a specimenelor de impact crestat este de la mare la mică, în ordinea 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 afectează în principal rezistența la impact a materialelor, afectând concentrația de stres și deformare în apropierea crestăturii. Studiile au arătat că duritatea la impact scade odată cu creșterea adâncimii crestăturii specimenului de impact, iar duritatea la impact a materialelor metalice crește odată cu creșterea razei rădăcinii crestăturii; duritatea la impact scade odată cu creșterea zgârieturilor de prelucrare și a gradului de întărire la baza crestăturii. Prin urmare, specimenul de impact trebuie prelucrat strict în conformitate cu prevederile privind dimensiunea crestăturii specimenului de crestătură de impact în GB/T 229-2007.
4. Precizia mașinii de testare și coordonarea pendulului și cadrului
Duritatea la impact a materialelor metalice are anumite cerințe privind precizia mașinii de testare a impactului. Mașina de testare cu precizie scăzută are un impact mai mare asupra rezistenței la impact. În plus, duritatea la impact este, de asemenea, legată de eroarea dispozitivului de citire al mașinii de testare a impactului, astfel încât operațiunea de zero trebuie efectuată înainte de testare.
Coordonarea pendulului și a cadrului este, de asemenea, crucială. Testul de impact este un test distructiv unic, astfel încât coordonarea pendulului și cadrului 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 arborelui pendulului, distanța de la axa arborelui pendulului până la centrul de lovire, poziția relativă a lama de impact și deschiderea de sprijin etc., toate acestea ar trebui să îndeplinească cerințele standardelor relevante. Atunci când poziția relativă dintre lama de impact și centrul deschiderii suport nu îndeplinește cerințele, lama de impact și linia centrală a crestăturii specimenului nu pot coincide, rezultând rezultate de măsurare inexacte și rezistență la impact mai mare.
5. Temperatura de testare
Temperatura de testare este, de asemenea, unul dintre factorii importanți care afectează rezistența la impact a materialelor. În timpul testului de rezistență la impact, se găsește intervalul de temperatură al zonei fragile a materialului și poate fi controlat în timpul utilizării pentru a evita influența temperaturii zonei fragile asupra materialului. Diferitele materiale metalice neferoase au o rezistență la impact diferită, afectată de temperatură, dar energia de absorbție a impactului este legată de temperatură, uniformitatea temperaturii și timpul de izolare. Pe măsură ce temperatura scade, duritatea la impact a materialului scade de obicei. Acest lucru se datorează faptului că capacitatea de deformare plastică a materialului scade la temperaturi scăzute, iar viteza de propagare a fisurii este accelerată, rezultând o duritate redusă.
6. Poziţionarea specimenului de impact
Poziționarea epruvetei de impact este pentru a se asigura că linia centrală a crestăturii specimenului de impact coincide cu lama de impact pe pendul pentru a reduce eroarea de funcționare a testului. Dacă pozițiile lor relative nu coincid și nu pot îndeplini valoarea necesară de 0,5 mm, forța maximă de impact nu poate acționa asupra secțiunii transversale minime de la rădăcina crestăturii specimenului de impact, ceea ce duce în cele din urmă la o rezistență la impact mai mare. .
7. Alți factori
Pe lângă factorii de mai sus, defectele interne și impuritățile materialelor metalice vor afecta, de asemenea, în mod semnificativ rezistența la impact. Defectele și impuritățile vor crește concentrația de stres și vor reduce duritatea materialului. De exemplu, defectele interne, cum ar fi incluziunile și bulele, vor cauza inițierea fisurilor și expansiunea, reducând astfel rezistența la impact a materialului. Pentru a reduce impactul defectelor și impurităților asupra durității materialului, este necesar să se controleze strict calitatea materiilor prime și condițiile procesului de producție în timpul pregătirii și procesării materialelor.
Concluzie
Factorii care afectează rezistența la impact a materialelor metalice au mai multe fațete, inclusiv proprietățile materiilor prime în sine, orientarea eșantionului, geometria crestăturii și calitatea prelucrării, precizia mașinii de testare, coordonarea pendulului și cadrului. , temperatura de testare, poziționarea epruvetei de impact etc. Prin luarea în considerare cuprinzătoare a acestor factori și luarea măsurilor de optimizare corespunzătoare, duritatea la impact a materialelor metalice poate fi îmbunătățită semnificativ pentru a satisface nevoile diverselor produse industriale. aplicatii. În aplicațiile practice, este necesar să se selecteze materiale și procese adecvate pe baza caracteristicilor materialelor și a condițiilor de utilizare pentru a se asigura că rezistența la impact a materialelor îndeplinește cerințele de proiectare.
