Rázová houževnatost kovových materiálů se týká jejich schopnosti odolávat poškození a obnovovat deformaci, když jsou vystaveny rázovému zatížení, a tento výkonnostní index má velký význam pro praktické použití materiálů. Rázová houževnatost odráží nejen stupeň houževnatosti a křehkosti materiálu, ale určuje také odolnost a spolehlivost materiálu při dynamickém zatížení. Existuje mnoho faktorů, které ovlivňují rázovou houževnatost kovových materiálů, včetně povahy samotné suroviny, orientace vzorku, geometrie vrubu a kvality zpracování, přesnost zkušebního stroje, lícování mezi kyvadlem a rámem, zkušební teplota, umístění nárazového vzorku a tak dále.
1. Povaha samotné suroviny
Rázová houževnatost kovových materiálů úzce souvisí s jejich vlastní metalografickou strukturou, chemickým složením, fyzikálními vlastnostmi, procesy zpracování a tepelného zpracování. Například chemické složení kovu, zejména uhlíku (C), fosforu (P), síry (S) a dalších prvků, při zvýšení jejich obsahu obvykle vede ke snížení rázové houževnatosti materiálu. Je to proto, že tyto prvky mají tendenci tvořit křehké fáze nebo vměstky v materiálu, což zvyšuje koncentraci napětí a snižuje houževnatost materiálu. Naopak prvky jako mangan (Mn) a nikl (Ni) mohou v určitém rozsahu účinně zlepšit houževnatost materiálu; Mn může zjemňovat zrno a inhibovat srážení karbidů podél hranic zrn, zatímco Ni může zvýšit energii vrstvení feritu a podporovat příčné posunutí dislokací, což může pomoci zlepšit houževnatost oceli.
Kromě toho má fázové složení kovového materiálu také významný vliv na jeho houževnatost. Čím vyšší je obsah feritu, fáze s nízkou pevností, dobrou plasticitou a houževnatostí, tím lepší je obvykle rázová houževnatost materiálu. Naopak síťované karburity houževnatost materiálu zhoršují a čím vyšší je jejich množství, tím horší je rázová houževnatost materiálu. Proto úpravou chemického složení materiálu a procesu tepelného zpracování lze řídit fázové složení a tím optimalizovat rázovou houževnatost materiálu.
2. Orientace vzorků
Orientace kovových materiálů ovlivňuje jejich mechanické vlastnosti, včetně houževnatosti. Ve skutečných výrobních a strojírenských aplikacích se většina kovových materiálů válcuje, v procesu válcování se kovové vměstky doprovázené kovovými zrny podél hlavního směru deformace prodlužují, vzniká tkáň z kovových vláken, což vážně ovlivňuje rázovou houževnatost kovových materiálů. Proto, podél vzorkování ve směru válcování, to je dlouhá osa vzorku rovnoběžná se směrem válcování, otevřený zářez ve směru kolmém ke směru válcování, takže rázová houževnatost odběru získaná tím větší; naopak, kolmo na vzorkovací směr válcování, podél směru válcování otevíracího zářezu, rázová houževnatost získaná vzorkováním menšího.
3. Geometrie vrubu a kvalita zpracování
Geometrie vrubu a kvalita zpracování má důležitý vliv na rázovou houževnatost materiálu. Podle normy GB/T 229-2007 je vrub rozdělen hlavně na dva druhy vrubů typu U a V ve srovnání s vrubem typu U, napětí je koncentrovanější, takže jeho rázová houževnatost je obvykle nižší. U stejného kovového materiálu je rázová houževnatost vzorků s vrubem mnohem menší než u vzorků bez vrubu, protože vrub povede ke koncentraci napětí, která sníží houževnatost materiálu. Vrubové impaktní vzorky mají významný stupeň koncentrace napětí v sestupném pořadí u I-typu, V-typu, U-typu a půlkruhového impaktního vzorku.
Kromě toho je kvalita zpracování vrubu také jedním z důležitých faktorů ovlivňujících rázovou houževnatost. Kvalita zpracování vrubu hlavně prostřednictvím dopadu vrubu v blízkosti napětí, koncentrace napětí ovlivňující rázovou houževnatost materiálu. Studie ukázaly, že rázová houževnatost hloubky vrubu vzorku rázu se zvyšováním postupného snižování, s rostoucím poloměrem kořene vrubu se rázová houževnatost kovových materiálů postupně zvyšovala; rázová houževnatost se spodní částí vrubu obráběním vrypů, stupeň kalení s postupným poklesem. Proto by měla být v přísném souladu s GB/T 229-2007 impaktní vrub velikosti vrubu ustanovení o zpracování impaktního vzorku.
4. Přesnost zkušebního stroje a kyvadla a rámu s koordinací
Rázová houževnatost kovových materiálů na přesnost rázové zkoušky stroje má určité požadavky, nízká přesnost zkušebního stroje na rázovou houževnatost větší ráz. S rázovou houževnatostí navíc souvisí i chyba čtecího zařízení stroje pro rázovou zkoušku, proto by měla být zkouška provedena před nulovou operací.
Důležité je také kyvadlo s rámem. Nárazová zkouška je jednorázová destrukční zkouška, takže lícování kyvadla s rámem musí být přesné. Patří sem rovnoběžnost osy kyvadla a referenční roviny, rovnoběžnost strany kyvadla a roviny výkyvu, radiální a axiální vůle osy kyvadla, vzdálenost od osy kyvadla ke středu úderu, vzájemná poloha kyvadla. ostří nárazového nože a rozpětí podpěry atd., které by měly splňovat požadavky příslušných norem. Pokud vzájemná poloha hrany nárazového nože a středu rozpětí podpěry nesplňuje požadavky, hrana nárazového nože a středová osa zářezu vzorku se nemohou shodovat, což má za následek nepřesné výsledky měření, rázová houževnatost bude velká.
5. Testovací teplota
Zkušební teplota je také jedním z důležitých faktorů ovlivňujících rázovou houževnatost materiálů. V procesu testu rázové houževnatosti, aby se zjistilo, že materiál je v teplotním rozsahu křehké zóny, při použití procesu lze řídit, aby se zabránilo teplotě křehké zóny na materiálu. Různé neželezné kovové materiály a jejich rázová houževnatost vlivem teploty jsou různé, ale práce tlumení nárazu souvisí s teplotou teploty, rovnoměrností teploty, délkou doby izolace. S klesající teplotou obvykle klesá rázová houževnatost materiálu, je to proto, že se snižuje plastická deformační schopnost materiálu při nízkých teplotách, zrychluje se rychlost rozpínání trhlin, což vede ke snížení houževnatosti.
6. Umístění nárazových vzorků
Umístění nárazového vzorku má zajistit, aby se středová osa zářezu nárazového vzorku shodovala s hranou nárazového nože na kyvadlu, aby se snížila chyba zkušebního provozu. Pokud se jejich vzájemné polohy neshodují a nesplňují požadavky 0,5 mm, nemůže maximální rázová síla působit na minimální průřez kořenového vrubu rázového vzorku, což v konečném důsledku vede ke zkreslení rázové houževnatosti.
7. Další faktory
Kromě výše uvedených faktorů mohou jejich rázovou houževnatost významně ovlivnit i vnitřní defekty a nečistoty kovových materiálů. Vady a nečistoty zvyšují koncentraci napětí a snižují houževnatost materiálu. Například vnitřní defekty, jako jsou vměstky a bubliny, mohou vést k iniciaci a rozšíření trhlin, čímž se snižuje rázová houževnatost materiálu. Aby se snížil vliv vad a nečistot na houževnatost materiálů, je třeba při přípravě a zpracování materiálů přísně kontrolovat kvalitu surovin a podmínky výrobního procesu.
