Ударната якост на металните материали се отнася до способността им да издържат на повреда и да възстановяват деформацията, когато са подложени на ударно натоварване, и този показател на ефективност е от голямо значение за практическото приложение на материалите. Ударната якост не само отразява степента на якост и крехкост на материала, но също така определя издръжливостта и надеждността на материала при динамично натоварване. Има много фактори, влияещи върху ударната якост на металните материали, включително естеството на самата суровина, ориентацията на образеца, геометрията на прореза и качеството на обработката, точността на машината за изпитване, прилягането между махалото и рамката, температурата на изпитване, позиционирането на образеца за удар и т.н.
1. Естеството на самата суровина
Ударната якост на металните материали е тясно свързана с тяхната собствена металографска структура, химичен състав, физични свойства, процеси на обработка и термична обработка. Например химичният състав на метала, особено въглерод (C), фосфор (P), сяра (S) и други елементи, когато съдържанието им се увеличи, обикновено води до намаляване на ударната якост на материала. Това е така, защото тези елементи са склонни да образуват крехки фази или включвания в материала, увеличавайки концентрациите на напрежение и намалявайки издръжливостта на материала. Напротив, елементи като манган (Mn) и никел (Ni) могат ефективно да подобрят издръжливостта на материала в определен диапазон; Mn може да пречисти зърното и да попречи на утаяването на карбиди по границите на зърното, докато Ni може да увеличи енергията на наслояване на ферита и да насърчи изместването на дислокации при напречно приплъзване, което може да помогне за подобряване на якостта на стоманата.
В допълнение, фазовият състав на металния материал също оказва значително влияние върху неговата якост. Колкото по-високо е съдържанието на ферит, фаза с ниска якост, добра пластичност и издръжливост, толкова по-добра обикновено е ударната издръжливост на материала. Напротив, мрежестите карбурити влошават якостта на материала и колкото по-голямо е тяхното количество, толкова по-лоша е ударната якост на материала. Следователно, чрез регулиране на химическия състав на материала и процеса на термична обработка, фазовият състав може да се контролира и по този начин може да се оптимизира ударната якост на материала.
2. Ориентация на образците
Ориентацията на металните материали влияе върху техните механични свойства, включително якост. В действителните производствени и инженерни приложения повечето от металните материали се валцуват, в процеса на валцуване металните включвания, придружени от метални зърна по основната посока на деформация, се удължават, образуването на тъкан от метални влакна, което сериозно засяга ударната якост на металните материали. Следователно, вземането на проби по протежение на посоката на валцоване, т.е. дългата ос на пробата, успоредна на посоката на валцоване, се отваря в посока, перпендикулярна на посоката на валцоване, така че ударната якост на вземането на проби, получена от по-голяма; напротив, перпендикулярно на вземането на проби в посоката на валцоване, по посока на търкаляне на прореза на отваряне, ударната якост, получена чрез вземане на проби от по-малката.
3. Геометрия на прореза и качество на обработка
Геометрията на прореза и качеството на обработка имат важно влияние върху ударната якост на материала. Съгласно стандарта GB/T 229-2007, прорезът е разделен главно на U-тип и V-тип, два вида V-тип прорез в сравнение с U-тип прорез, напрежението е по-концентрирано, така че неговата ударна якост е обикновено по-ниска. За един и същ метален материал ударната якост на проби с назъбване е много по-малка от тази на образци без назъбване, тъй като прорезът ще доведе до концентрация на напрежение, което ще намали якостта на материала. Назъбените ударни образци имат значителна степен на концентрация на напрежение в низходящ ред на I-тип, V-тип, U-тип и полукръгли ударни образци.
В допълнение, качеството на обработка на прорези също е един от важните фактори, влияещи върху ударната якост. Качеството на обработка на вдлъбнатини главно чрез въздействието на вдлъбнатините близо до напрежението, концентрацията на деформация, за да повлияе на ударната якост на материала. Проучванията показват, че ударната якост на дълбочината на прореза на ударния образец с увеличаване на постепенното намаляване, с увеличаване на радиуса на корена на прореза, ударната якост на металните материали постепенно се увеличава; издръжливост на удар с долната част на драскотини при машинна обработка, степен на втвърдяване на постепенно намаляване. Следователно, трябва да бъде в строго съответствие с GB/T 229-2007 размер на образеца за ударен прорез на размера на разпоредбите за обработка на образеца за удар.
4. Точността на машината за изпитване и махалото и рамката с координацията
Издръжливостта на метални материали върху прецизността на машината за изпитване на удар има определени изисквания, машината за изпитване с ниска точност върху якостта на удара на по-голямото въздействие. В допълнение, якостта на удар също е свързана с грешката на устройството за четене на машината за изпитване на удар, така че тестът трябва да се извърши преди нулевата операция.
Махалото с рамката също е критично. Тестът за удар е еднократен тест за разрушаване, така че прилягането на махалото към рамката трябва да бъде прецизно. Това включва успоредността на оста на махалото и базовата равнина, успоредността на страната на махалото и равнината на люлеене, радиалната и аксиалната хлабина на оста на махалото, разстоянието от оста на махалото до центъра на удара, относителната позиция на ръб на ударния нож и опорен обхват и др., които трябва да отговарят на изискванията на съответните стандарти. Когато относителната позиция на ръба на ударния нож и центъра на опорния участък не отговаря на изискванията, ръбът на ударния нож и централната линия на прореза на образеца не могат да съвпадат, което води до неточни резултати от измерването, ударната якост ще бъде голяма.
5. Тестова температура
Температурата на изпитване също е един от важните фактори, влияещи върху ударната якост на материалите. В процеса на изпитване за якост на удар, за да се установи, че материалът е в температурния диапазон на крехката зона, при използването на процеса може да се контролира, за да се избегне температурата на крехката зона на материала. Различните материали от цветни метали и тяхната устойчивост на удар от въздействието на температурата са различни, но работата по поглъщане на удара е свързана с температурата на температурата, равномерността на температурата, продължителността на изолационното време. С понижаването на температурата ударната якост на материала обикновено намалява, това е така, защото капацитетът на пластична деформация на материала при ниски температури се намалява, скоростта на разширяване на пукнатината се ускорява, което води до намаляване на якостта.
6. Позициониране на ударните образци
Позиционирането на образеца за удар трябва да гарантира, че централната линия на прореза на образеца за удар съвпада с ръба на ножа за удар върху махалото, за да се намали грешката при изпитване. Ако техните относителни позиции не съвпадат, не могат да отговорят на изискванията на 0.5 mm, максималната сила на удара не може да действа върху минималното напречно сечение на основата на прореза на ударния образец, което в крайна сметка води до отклонение при ударна якост.
7. Други фактори
В допълнение към горните фактори, вътрешните дефекти и примеси на металните материали също могат значително да повлияят на тяхната ударна якост. Дефектите и примесите увеличават концентрацията на напрежение и намаляват якостта на материала. Например, вътрешни дефекти като включвания и мехурчета могат да доведат до започване и разширяване на пукнатини, като по този начин намаляват ударната якост на материала. За да се намали влиянието на дефектите и примесите върху якостта на материалите, качеството на суровините и условията на производствения процес трябва да бъдат строго контролирани по време на подготовката и обработката на материалите.
