Slagsejheden af metalmaterialer refererer til deres evne til at modstå skader og genvinde deformation, når de udsættes for stødbelastninger. Dette præstationsindeks er af stor betydning for den praktiske anvendelse af materialer. Slagsejhed afspejler ikke kun materialernes sejhed og skørhed, men bestemmer også materialernes holdbarhed og pålidelighed under dynamiske belastninger. Der er mange faktorer, der påvirker slagfastheden af metalmaterialer, hovedsageligt inklusive egenskaberne af selve råmaterialerne, orienteringen af prøven, hakgeometrien og forarbejdningskvaliteten, nøjagtigheden af testmaskinen, matchningen af pendulet og ramme, testtemperaturen, placeringen af stødprøven osv. Det følgende er en detaljeret analyse af disse faktorer.
1. Selve råvarernes egenskaber
Slagsejheden af metalmaterialer er tæt forbundet med deres egen metallografiske struktur, kemiske sammensætning, fysiske egenskaber, forarbejdningsteknologi og varmebehandlingsproces. For eksempel fører den kemiske sammensætning af metaller, især grundstoffer såsom kulstof (C), fosfor (P) og svovl (S), normalt til et fald i materialets slagsejhed, når deres indhold stiger. Dette skyldes, at disse elementer er tilbøjelige til at danne sprøde faser eller indeslutninger inde i materialet, øge spændingskoncentrationen og reducere materialets sejhed. Tværtimod kan elementer som mangan (Mn) og nikkel (Ni) effektivt forbedre materialets sejhed inden for et vist område. Mn kan forfine kornene og hæmme udfældningen af karbider langs korngrænserne, mens Ni kan øge stablingsfejlenergien for ferrit og fremme krydsglidningen af dislokationer, som alle er med til at forbedre stålets sejhed.
Derudover har fasesammensætningen af metalmaterialer også en betydelig effekt på deres sejhed. Ferrit er en fase med lav styrke, god plasticitet og sejhed. Jo højere indholdet er, jo bedre er materialets slagfasthed normalt. Tværtimod vil netværket af karbider forringe materialets sejhed. Jo mere dets antal, desto værre er materialets slagfasthed. Ved at justere materialets kemiske sammensætning og varmebehandlingsproces kan fasesammensætningen derfor kontrolleres, og derefter kan materialets slagfasthed optimeres.
2. Orientering af prøven
Orienteringen af metalmaterialer påvirker deres mekaniske egenskaber, herunder sejhed. I faktiske produktions- og ingeniørapplikationer valses de fleste metalmaterialer. Under valseprocessen forlænges metalindeslutninger langs hoveddeformationsretningen sammen med metalkornene for at danne metalfibervæv, hvilket alvorligt påvirker metalmaterialets slagsejhed. Derfor er prøvetagning langs rulleretningen, det vil sige prøvens lange akse er parallel med rulleretningen, og indhakket åbnes vinkelret på rulleretningen, stødsejheden opnået ved prøvetagning er større; tværtimod, prøvetagning vinkelret på rulleretningen og indhak langs rulleretningen, er slagsejheden opnået ved prøvetagning mindre.
3. Notch geometri og forarbejdningskvalitet
Geometrien og forarbejdningskvaliteten af hakket har en vigtig indflydelse på materialets slagstyrke. I henhold til GB/T 229-2007-standarden er indhak hovedsageligt opdelt i U-type og V-type. Sammenlignet med U-type indhak har V-type indhak mere koncentreret spænding, så deres slagstyrke er normalt lavere. For det samme metalmateriale er stødsejheden for prøvestykker med indhak meget mindre end for prøveemner uden hak, fordi hak vil forårsage spændingskoncentration og derved reducere materialets sejhed. Betydningen af spændingskoncentrationen af anslagsprøver med kærv er fra store til små i rækkefølgen af I-type, V-type, U-type og halvcirkelformede stødprøver.
Derudover er notch-behandlingskvalitet også en af de vigtige faktorer, der påvirker slagstyrken. Kvaliteten af hakbearbejdningen påvirker hovedsageligt materialernes slagsejhed ved at påvirke koncentrationen af spænding og belastning nær hakket. Undersøgelser har vist, at stødsejheden falder med stigningen af kærvdybden af stødprøven, og slagstyrken af metalmaterialer øges med forøgelsen af kærvrodsradius; slagstyrken falder med stigningen af forarbejdningsridserne og hærdningsgraden i bunden af hakket. Derfor bør anslagsprøven behandles strengt i overensstemmelse med bestemmelserne i hakstørrelsen for anslagskærvprøven i GB/T 229-2007.
4. Nøjagtigheden af testmaskinen og koordineringen af pendulet og rammen
Slagsejheden af metalmaterialer har visse krav til nøjagtigheden af slagtestmaskinen. Testmaskinen med lav nøjagtighed har større indflydelse på slagstyrken. Derudover er stødsejheden også relateret til fejlen i læseanordningen på slagtestmaskinen, så nulstillingsoperationen skal udføres før testen.
Koordinationen af pendulet og rammen er også afgørende. Slagprøven er en engangs destruktiv test, så koordineringen af pendulet og rammen skal være nøjagtig. Dette omfatter paralleliteten af pendulaksen og referenceplanet, paralleliteten af pendulsiden og svingplanet, pendulakslens radiale og aksiale frigang, afstanden fra pendulakslens akse til anslagscentret, den relative position af pendulakslen. slagbladet og støttespændet osv., som alle skal opfylde kravene i relevante standarder. Når den relative position mellem slagbladet og midten af støttespændet ikke opfylder kravene, kan stødbladet og prøvens midterlinje ikke falde sammen, hvilket resulterer i unøjagtige måleresultater og større stødsejhed.
5. Test temperatur
Testtemperatur er også en af de vigtige faktorer, der påvirker materialers slagstyrke. Under slagsejhedstesten findes temperaturområdet for materialets sprøde zone, og det kan kontrolleres under brug for at undgå indflydelsen af sprødzonetemperaturen på materialet. Forskellige ikke-jernholdige metalmaterialer har forskellig slagstyrke påvirket af temperatur, men slagabsorptionsenergien er relateret til temperaturen, temperaturens ensartethed og isoleringstid. Efterhånden som temperaturen falder, falder materialets slagfasthed normalt. Dette skyldes, at materialets plastiske deformationsevne falder ved lave temperaturer, og revneudbredelseshastigheden accelereres, hvilket resulterer i reduceret sejhed.
6. Placering af stødprøven
Placeringen af anslagsprøven er for at sikre, at midterlinjen af hakket på anslagsprøven falder sammen med anslagsbladet på pendulet for at reducere testoperationsfejlen. Hvis deres relative positioner ikke er sammenfaldende og ikke kan opfylde de påkrævede 0.5 mm, kan den maksimale slagkraft ikke virke på det mindste tværsnit ved roden af indhakket på slagprøven, hvilket i sidste ende fører til større stødsejhed .
7. Andre faktorer
Ud over de ovennævnte faktorer vil interne defekter og urenheder i metalmaterialer også i væsentlig grad påvirke deres slagstyrke. Fejl og urenheder vil øge spændingskoncentrationen og reducere materialets sejhed. For eksempel vil interne defekter såsom indeslutninger og bobler forårsage revneinitiering og ekspansion, og derved reducere materialets stødsejhed. For at reducere indvirkningen af defekter og urenheder på materialets sejhed er det nødvendigt at nøje kontrollere kvaliteten af råmaterialerne og produktionsprocesforholdene under materialeforberedelse og forarbejdning.
Konklusion
Faktorerne, der påvirker slagfastheden af metalmaterialer, er mangefacetterede, herunder egenskaberne af selve råmaterialerne, orienteringen af prøven, hakgeometrien og forarbejdningskvaliteten, nøjagtigheden af testmaskinen, koordineringen af pendulet og rammen , testtemperaturen, placeringen af stødprøven osv. Ved at overveje disse faktorer grundigt og tage tilsvarende optimeringsforanstaltninger, kan påvirkningen metalmaterialers sejhed kan forbedres væsentligt for at imødekomme behovene ved forskellige industrielle applikationer. I praktiske anvendelser er det nødvendigt at vælge passende materialer og processer baseret på materialernes egenskaber og brugsbetingelserne for at sikre, at materialernes slagstyrke opfylder designkravene
