Udarna žilavost metalnih materijala odnosi se na njihovu sposobnost da se odupru oštećenjima i vrate deformacije kada su podvrgnuti udarnom opterećenju, a ovaj indeks izvedbe je od velike važnosti za praktičnu primjenu materijala. Udarna žilavost ne samo da odražava stupanj žilavosti i lomljivosti materijala, već također određuje trajnost i pouzdanost materijala pod dinamičkim opterećenjem. Mnogo je čimbenika koji utječu na udarnu žilavost metalnih materijala, uključujući prirodu same sirovine, orijentaciju uzorka, geometriju zareza i kvalitetu obrade, točnost ispitnog stroja, pristajanje između njihala i okvira, temperaturu ispitivanja, položaj udarnog uzorka i tako dalje.
1. Priroda same sirovine
Udarna žilavost metalnih materijala usko je povezana s njihovom vlastitom metalografskom strukturom, kemijskim sastavom, fizikalnim svojstvima, procesima obrade i toplinske obrade. Na primjer, kemijski sastav metala, posebice ugljika (C), fosfora (P), sumpora (S) i drugih elemenata, kada se njihov sadržaj poveća, obično dovodi do smanjenja udarne žilavosti materijala. To je zato što ovi elementi teže stvaranju krhkih faza ili inkluzija unutar materijala, povećavajući koncentraciju naprezanja i smanjujući žilavost materijala. Naprotiv, elementi kao što su mangan (Mn) i nikal (Ni) mogu učinkovito poboljšati žilavost materijala unutar određenog raspona; Mn može pročistiti zrno i spriječiti taloženje karbida duž granica zrna, dok Ni može povećati energiju slojevitosti ferita i pospješiti pomicanje dislokacija uz poprečno klizanje, što može pomoći u poboljšanju žilavosti čelika.
Osim toga, fazni sastav metalnog materijala također ima značajan utjecaj na njegovu žilavost. Što je veći sadržaj ferita, faze niske čvrstoće, dobre plastičnosti i žilavosti, to je udarna žilavost materijala obično bolja. Naprotiv, mrežasti karburiti pogoršavaju žilavost materijala, a što je njihova količina veća, to je udarna žilavost materijala lošija. Stoga se podešavanjem kemijskog sastava materijala i procesa toplinske obrade može kontrolirati fazni sastav i time optimizirati udarna žilavost materijala.
2. Orijentacija uzoraka
Orijentacija metalnih materijala utječe na njihova mehanička svojstva, uključujući žilavost. U stvarnoj proizvodnji i inženjerskim primjenama, većina metalnih materijala se valja, u procesu valjanja metalni uključci popraćeni metalnim zrncima duž glavnog smjera deformacije su izduženi, formiranje tkiva od metalnih vlakana, što ozbiljno utječe na udarnu žilavost metalnih materijala. Stoga, uzduž uzorkovanja u smjeru valjanja, to jest uzdužne osi uzorka paralelne sa smjerom valjanja, zarez je otvoren u smjeru okomitom na smjer valjanja, tako da je udarna žilavost uzorkovanja dobivena većom; naprotiv, okomito na uzorkovanje u smjeru kotrljanja, uzduž smjera kotrljanja otvora zareza, udarna žilavost dobivena uzorkovanjem manjeg.
3. Geometrija zareza i kvaliteta obrade
Geometrija zareza i kvaliteta obrade imaju važan utjecaj na udarnu žilavost materijala. Prema GB/T 229-2007 standardu, zarez se uglavnom dijeli na U-tip i V-tip, dvije vrste V-tipa zareza u usporedbi s U-tipom zareza, naprezanje je koncentriranije, tako da je njegova udarna žilavost obično niže. Za isti metalni materijal, udarna žilavost uzoraka s urezima mnogo je manja nego kod uzoraka bez ureza, jer će urez dovesti do koncentracije naprezanja, što će smanjiti žilavost materijala. Udarni uzorci s urezima imaju značajan stupanj koncentracije naprezanja u silaznom redoslijedu I-tipa, V-tipa, U-tipa i polukružnih udarnih uzoraka.
Osim toga, kvaliteta obrade zareza također je jedan od važnih čimbenika koji utječu na udarnu žilavost. Kvaliteta obrade zareza uglavnom kroz utjecaj zareza u blizini naprezanja, koncentracija deformacije utječe na udarnu žilavost materijala. Istraživanja su pokazala da se udarna žilavost dubine zareza na udarnom uzorku s povećanjem postupno smanjuje, s povećanjem polumjera korijena zareza, udarna žilavost metalnih materijala postupno se povećava; udarna žilavost s ogrebotinama na dnu zareza, stupanj otvrdnjavanja postupnog smanjenja. Stoga bi trebao biti u strogom skladu s GB/T 229-2007 udarnim urezom na uzorku veličine ureza u odredbama obrade udarnog uzorka.
4. Točnost ispitnog stroja i klatna i okvira s koordinacijom
Udarna žilavost metalnih materijala na preciznost stroja za ispitivanje udarca ima određene zahtjeve, niska preciznost stroja za ispitivanje udarne žilavosti većeg utjecaja. Osim toga, udarna žilavost također je povezana s pogreškom uređaja za očitavanje stroja za ispitivanje udarom, tako da ispitivanje treba provesti prije nulte operacije.
Klatno s okvirom također je kritično. Ispitivanje udarom jednokratno je ispitivanje razaranja, tako da pristajanje njihala na okvir mora biti precizno. To uključuje paralelnost osi njihala i referentne ravnine, paralelnost strane njihala i ravnine njihanja, radijalni i aksijalni zazor osi njihala, udaljenost od osi njihala do udarnog središta, relativni položaj oštrica udarnog noža i raspon nosača, itd., koji trebaju zadovoljiti zahtjeve relevantnih standarda. Kada relativni položaj ruba udarnog noža i središta raspona nosača ne ispunjava zahtjeve, rub udarnog noža i središnja linija zareza uzorka ne mogu se podudarati, što rezultira netočnim rezultatima mjerenja, udarna žilavost će biti velika.
5. Temperatura ispitivanja
Temperatura ispitivanja također je jedan od važnih čimbenika koji utječu na udarnu žilavost materijala. U postupku ispitivanja udarne žilavosti, kako bi se utvrdilo da je materijal u temperaturnom rasponu zone krhkosti, tijekom upotrebe procesa može se kontrolirati kako bi se izbjegla temperatura zone krhkosti na materijalu. Različiti materijali od obojenih metala i njihova udarna žilavost pod utjecajem temperature su različiti, ali rad apsorpcije udara povezan je s temperaturom temperature, ujednačenošću temperature, duljinom vremena izolacije. Kako se temperatura smanjuje, udarna žilavost materijala obično opada, to je zato što je sposobnost plastične deformacije materijala pri niskim temperaturama smanjena, brzina širenja pukotine se ubrzava, što dovodi do smanjenja žilavosti.
6. Pozicioniranje udarnih uzoraka
Pozicioniranje udarnog uzorka treba osigurati da se središnja linija zareza udarnog uzorka podudara s rubom udarnog noža na njihalu kako bi se smanjila pogreška rada ispitivanja. Ako se njihovi relativni položaji ne podudaraju, ne mogu zadovoljiti zahtjeve od 0.5 mm, maksimalna udarna sila ne može djelovati na minimalni poprečni presjek zareza korijena udarnog uzorka, što u konačnici dovodi do odstupanja udarne žilavosti.
7. Ostali čimbenici
Osim navedenih čimbenika, unutarnja oštećenja i nečistoće metalnih materijala također mogu značajno utjecati na njihovu udarnu žilavost. Defekti i nečistoće povećavaju koncentraciju naprezanja i smanjuju žilavost materijala. Na primjer, unutarnji nedostaci kao što su uključci i mjehurići mogu dovesti do nastanka i širenja pukotine, čime se smanjuje udarna žilavost materijala. Kako bi se smanjio utjecaj grešaka i nečistoća na žilavost materijala, tijekom pripreme i obrade materijala potrebno je strogo kontrolirati kvalitetu sirovina i uvjete proizvodnog procesa.
