A tenacidade ao impacto dos materiais metálicos refere-se à sua capacidade de resistir a danos e restaurar a deformação quando submetidos a cargas de impacto, e este índice de desempenho é de grande importância para a aplicação prática dos materiais. A resistência ao impacto não reflete apenas o grau de tenacidade e fragilidade do material, mas também determina a durabilidade e confiabilidade do material sob carga dinâmica. Existem muitos fatores que afetam a resistência ao impacto dos materiais metálicos, incluindo a natureza da própria matéria-prima, a orientação da amostra, a geometria do entalhe e a qualidade do processamento, a precisão da máquina de teste, o ajuste entre o pêndulo e a estrutura, a temperatura de teste, o posicionamento da amostra de impacto e assim por diante.
1. A natureza da própria matéria-prima
A resistência ao impacto dos materiais metálicos está intimamente relacionada à sua própria estrutura metalográfica, composição química, propriedades físicas, processos de processamento e tratamento térmico. Por exemplo, a composição química do metal, principalmente carbono (C), fósforo (P), enxofre (S) e outros elementos, quando seu conteúdo aumenta, geralmente leva a uma redução na resistência ao impacto do material. Isso ocorre porque esses elementos tendem a formar fases frágeis ou inclusões no material, aumentando as concentrações de tensão e reduzindo a tenacidade do material. Pelo contrário, elementos como o manganês (Mn) e o níquel (Ni) podem efetivamente melhorar a tenacidade do material dentro de uma certa faixa; O Mn pode refinar o grão e inibir a precipitação de carbonetos ao longo dos limites do grão, enquanto o Ni pode aumentar a energia de estratificação da ferrita e promover o deslocamento de deslizamento cruzado das discordâncias, o que pode ajudar a melhorar a tenacidade do aço.
Além disso, a composição de fases de um material metálico também tem um efeito significativo na sua tenacidade. Quanto maior o teor de ferrita, fase com baixa resistência, boa plasticidade e tenacidade, melhor costuma ser a tenacidade ao impacto do material. Pelo contrário, os carburitos reticulados deterioram a tenacidade do material e, quanto maior a sua quantidade, pior é a tenacidade ao impacto do material. Portanto, ajustando a composição química do material e o processo de tratamento térmico, a composição da fase pode ser controlada e, assim, a resistência ao impacto do material pode ser otimizada.
2. Orientação dos espécimes
A orientação dos materiais metálicos afeta as suas propriedades mecânicas, incluindo a tenacidade. Nas aplicações reais de produção e engenharia, a maioria dos materiais metálicos são laminados, no processo de laminação as inclusões metálicas acompanhadas por grãos metálicos ao longo da direção de deformação principal são alongadas, a formação de tecido de fibra metálica, afetando seriamente a resistência ao impacto dos materiais metálicos. Portanto, ao longo da amostragem da direção de laminação, ou seja, o longo eixo da amostra paralelo à direção de laminação, entalhe aberto na direção perpendicular à direção de laminação, de modo que a resistência ao impacto da amostragem obtida seja maior; pelo contrário, perpendicular à amostragem da direção de laminação, ao longo da direção de laminação do entalhe de abertura, a resistência ao impacto obtida pela amostragem do menor.
3. Geometria do entalhe e qualidade de processamento
A geometria do entalhe e a qualidade do processamento têm um impacto importante na resistência ao impacto do material. De acordo com o padrão GB/T 229-2007, o entalhe é dividido principalmente em tipo U e tipo V, dois tipos de entalhe tipo V em comparação com o entalhe tipo U, a tensão é mais concentrada, então sua resistência ao impacto é geralmente mais baixo. Para o mesmo material metálico, a resistência ao impacto das amostras com entalhe é muito menor do que a das amostras sem entalhe, porque o entalhe levará à concentração de tensão, o que reduzirá a tenacidade do material. As amostras de impacto entalhadas têm um grau significativo de concentração de tensão em ordem decrescente de amostras de impacto tipo I, tipo V, tipo U e semicircular.
Além disso, a qualidade do processamento do entalhe também é um dos fatores importantes que afetam a resistência ao impacto. Qualidade de processamento de entalhe principalmente através do impacto do entalhe próximo ao estresse, concentração de deformação para afetar a resistência ao impacto do material. Estudos mostraram que a resistência ao impacto da profundidade do entalhe da amostra de impacto com o aumento na diminuição gradual, com o aumento do raio da raiz do entalhe, a resistência ao impacto dos materiais metálicos aumentou gradualmente; resistência ao impacto com a parte inferior dos arranhões de usinagem de entalhe, grau de endurecimento da diminuição gradual. Portanto, deve estar em estrita conformidade com o tamanho do entalhe da amostra de impacto GB/T 229-2007 das disposições do processamento da amostra de impacto.
4. A precisão da máquina de teste e do pêndulo e estrutura com a coordenação
A resistência ao impacto dos materiais metálicos na precisão da máquina de teste de impacto tem certos requisitos, a máquina de teste de baixa precisão na resistência ao impacto do maior impacto. Além disso, a resistência ao impacto também está relacionada ao erro do dispositivo de leitura da máquina de teste de impacto, portanto o teste deve ser realizado antes da operação zero.
O pêndulo com a moldura também é fundamental. O teste de impacto é um teste de destruição único, portanto o ajuste do pêndulo à estrutura deve ser preciso. Isto inclui o paralelismo do eixo do pêndulo e do plano de referência, o paralelismo do lado do pêndulo e do plano de oscilação, a folga radial e axial do eixo do pêndulo, a distância do eixo do pêndulo ao centro de impacto, a posição relativa do o fio da navalha de impacto e a extensão de suporte, etc., que devem atender aos requisitos das normas relevantes. Quando a posição relativa do fio de faca de impacto e do centro de extensão de suporte não atende aos requisitos, o fio de faca de impacto e a linha central do entalhe da amostra não podem coincidir, resultando em resultados de medição imprecisos, a resistência ao impacto será grande.
5. Temperatura de teste
A temperatura de teste também é um dos fatores importantes que afetam a resistência ao impacto dos materiais. No processo de teste de resistência ao impacto, para descobrir que o material está na faixa de temperatura da zona frágil, no uso do processo pode ser controlado para evitar a temperatura da zona frágil no material. Diferentes materiais metálicos não ferrosos e sua resistência ao impacto pelo impacto da temperatura são diferentes, mas o trabalho de absorção de impacto está relacionado à temperatura da temperatura, à uniformidade da temperatura e à duração do tempo de isolamento. À medida que a temperatura diminui, a resistência ao impacto do material geralmente diminui, isso ocorre porque a capacidade de deformação plástica do material em baixas temperaturas é reduzida, a taxa de expansão da fissura é acelerada, o que leva a uma redução na tenacidade.
6. Posicionamento de corpos de prova de impacto
O posicionamento da amostra de impacto é para garantir que a linha central do entalhe da amostra de impacto coincida com a borda da faca de impacto no pêndulo para reduzir o erro de operação de teste. Se suas posições relativas não coincidirem, não podem atender aos requisitos de 0 0,5 mm, a força de impacto máxima não pode atuar na seção transversal mínima da raiz do entalhe da amostra de impacto, levando, em última análise, ao viés de resistência ao impacto.
7. Outros fatores
Além dos fatores acima, os defeitos internos e impurezas dos materiais metálicos também podem afetar significativamente sua resistência ao impacto. Defeitos e impurezas aumentam a concentração de tensões e reduzem a tenacidade do material. Por exemplo, defeitos internos como inclusões e bolhas podem levar ao início e extensão de fissuras, reduzindo assim a resistência ao impacto do material. Para reduzir o impacto de defeitos e impurezas na tenacidade dos materiais, a qualidade das matérias-primas e as condições do processo de produção precisam ser rigorosamente controladas durante a preparação e processamento dos materiais.
