Rázová húževnatosť kovových materiálov sa vzťahuje na ich schopnosť odolávať poškodeniu a obnoviť deformáciu pri vystavení nárazovému zaťaženiu a tento výkonnostný index má veľký význam pre praktické použitie materiálov. Rázová húževnatosť odráža nielen stupeň húževnatosti a krehkosti materiálu, ale určuje aj odolnosť a spoľahlivosť materiálu pri dynamickom zaťažení. Existuje mnoho faktorov, ktoré ovplyvňujú rázovú húževnatosť kovových materiálov, vrátane povahy samotnej suroviny, orientácie vzorky, geometrie vrubu a kvality spracovania, presnosti testovacieho stroja, prispôsobenia kyvadla a rámu, skúšobná teplota, umiestnenie nárazovej vzorky atď.
1. Povaha samotnej suroviny
Rázová húževnatosť kovových materiálov úzko súvisí s ich vlastnou metalografickou štruktúrou, chemickým zložením, fyzikálnymi vlastnosťami, procesmi spracovania a tepelného spracovania. Napríklad chemické zloženie kovu, najmä uhlíka (C), fosforu (P), síry (S) a iných prvkov, pri zvýšení ich obsahu zvyčajne vedie k zníženiu rázovej húževnatosti materiálu. Je to preto, že tieto prvky majú tendenciu vytvárať krehké fázy alebo inklúzie v materiáli, čím sa zvyšuje koncentrácia napätia a znižuje sa húževnatosť materiálu. Naopak, prvky ako mangán (Mn) a nikel (Ni) môžu účinne zlepšiť húževnatosť materiálu v určitom rozsahu; Mn môže zjemniť zrno a inhibovať zrážanie karbidov pozdĺž hraníc zŕn, zatiaľ čo Ni môže zvýšiť energiu vrstvenia feritu a podporiť priečne posunutie dislokácií, čo môže pomôcť zlepšiť húževnatosť ocele.
Okrem toho má fázové zloženie kovového materiálu významný vplyv aj na jeho húževnatosť. Čím vyšší je obsah feritu, fázy s nízkou pevnosťou, dobrou plasticitou a húževnatosťou, tým lepšia je zvyčajne rázová húževnatosť materiálu. Naopak, sieťované karburity húževnatosť materiálu zhoršujú a čím je ich množstvo vyššie, tým je rázová húževnatosť materiálu horšia. Preto úpravou chemického zloženia materiálu a procesu tepelného spracovania možno kontrolovať fázové zloženie a tým optimalizovať rázovú húževnatosť materiálu.
2. Orientácia vzoriek
Orientácia kovových materiálov ovplyvňuje ich mechanické vlastnosti vrátane húževnatosti. V skutočných výrobných a strojárskych aplikáciách sa väčšina kovových materiálov valcuje, v procese valcovania sa kovové inklúzie sprevádzané kovovými zrnami pozdĺž hlavného smeru deformácie predlžujú, vytvára sa tkanivo z kovových vlákien, čo vážne ovplyvňuje rázovú húževnatosť kovových materiálov. Preto pozdĺž vzorkovania v smere valcovania, to znamená pozdĺž dlhej osi vzorky rovnobežnej so smerom valcovania, je zárez otvorený v smere kolmom na smer valcovania, takže rázová húževnatosť vzorkovania získaná väčším; naopak, kolmo na vzorkovanie v smere valcovania, pozdĺž smeru valcovania otváracieho zárezu, rázová húževnatosť získaná vzorkovaním menšieho.
3. Geometria zárezu a kvalita spracovania
Geometria vrubu a kvalita spracovania má dôležitý vplyv na rázovú húževnatosť materiálu. Podľa normy GB/T 229-2007 sa vrub delí hlavne na dva druhy vrubov typu U a V v porovnaní s vrubom typu U, napätie je koncentrovanejšie, takže jeho rázová húževnatosť je zvyčajne nižšie. Pre ten istý kovový materiál je rázová húževnatosť vzoriek s vrubom oveľa menšia ako u vzoriek bez vrubu, pretože vrub povedie ku koncentrácii napätia, ktorá zníži húževnatosť materiálu. Vrubové impaktné vzorky majú významný stupeň koncentrácie napätia v zostupnom poradí I-typ, V-typ, U-typ a polkruhové impaktné vzorky.
Okrem toho je kvalita spracovania vrubov tiež jedným z dôležitých faktorov ovplyvňujúcich rázovú húževnatosť. Kvalita spracovania vrubu hlavne prostredníctvom vplyvu vrubu v blízkosti napätia, koncentrácie napätia na ovplyvnenie rázovej húževnatosti materiálu. Štúdie ukázali, že rázová húževnatosť hĺbky vrubu vzorky rázovej húževnatosti so zvyšovaním postupného znižovania, so zväčšujúcim sa polomerom koreňa vrubu, sa rázová húževnatosť kovových materiálov postupne zvyšovala; rázová húževnatosť so spodnou časťou zárezu opracovaním škrabancov, stupeň tvrdnutia s postupným poklesom. Preto by mala byť v prísnom súlade s GB/T 229-2007 veľkosť vrubu vzorky nárazu podľa ustanovení o spracovaní vzorky nárazu.
4. Presnosť testovacieho stroja a kyvadla a rámu s koordináciou
Nárazová húževnatosť kovových materiálov na presnosť stroja pri náraze má určité požiadavky, nízka presnosť skúšobného stroja na nárazovú húževnatosť s väčším nárazom. Rázová húževnatosť navyše súvisí aj s chybou čítacieho zariadenia nárazového testovacieho stroja, takže skúška by mala byť vykonaná pred nulovou prevádzkou.
Dôležité je aj kyvadlo s rámom. Nárazová skúška je jednorazová deštrukčná skúška, preto musí byť prispôsobenie kyvadla k rámu presné. To zahŕňa rovnobežnosť osi kyvadla a referenčnej roviny, rovnobežnosť strany kyvadla a roviny výkyvu, radiálnu a axiálnu vôľu osi kyvadla, vzdialenosť od osi kyvadla k stredu úderu, vzájomnú polohu kyvadla. ostrie nárazového noža a rozpätie podpery atď., ktoré by mali spĺňať požiadavky príslušných noriem. Keď relatívna poloha hrany nárazového noža a stredu rozpätia podpery nespĺňajú požiadavky, hrana nárazového noža a stredová čiara zárezu vzorky sa nemôžu zhodovať, čo vedie k nepresným výsledkom merania, húževnatosť pri náraze bude veľká.
5. Testovacia teplota
Skúšobná teplota je tiež jedným z dôležitých faktorov ovplyvňujúcich rázovú húževnatosť materiálov. V procese testu rázovej húževnatosti, aby sa zistilo, že materiál je v teplotnom rozsahu krehkej zóny, pri použití procesu možno regulovať, aby sa zabránilo teplote krehkej zóny na materiáli. Rôzne materiály z neželezných kovov a ich rázová húževnatosť vplyvom teploty sú rôzne, ale práca na absorpcii nárazu súvisí s teplotou teploty, rovnomernosťou teploty, dĺžkou doby izolácie. S klesajúcou teplotou zvyčajne klesá rázová húževnatosť materiálu, je to preto, že sa znižuje plastická deformačná schopnosť materiálu pri nízkych teplotách, zrýchľuje sa rýchlosť rozširovania trhlín, čo vedie k zníženiu húževnatosti.
6. Umiestnenie nárazových vzoriek
Umiestnenie nárazovej vzorky má zabezpečiť, aby sa stredová čiara zárezu nárazovej vzorky zhodovala s okrajom nárazového noža na kyvadle, aby sa znížila chyba skúšobnej prevádzky. Ak sa ich vzájomné polohy nezhodujú, nemôžu spĺňať požiadavky 0.5 mm, maximálna nárazová sila nemôže pôsobiť na minimálny prierez koreňa vrubu nárazovej vzorky, čo v konečnom dôsledku vedie k vychýleniu rázovej húževnatosti.
7. Iné faktory
Okrem vyššie uvedených faktorov môžu ich rázovú húževnatosť výrazne ovplyvniť aj vnútorné defekty a nečistoty kovových materiálov. Defekty a nečistoty zvyšujú koncentráciu napätia a znižujú húževnatosť materiálu. Napríklad vnútorné defekty, ako sú inklúzie a bubliny, môžu viesť k iniciácii a rozširovaniu trhlín, čím sa znižuje rázová húževnatosť materiálu. Aby sa znížil vplyv defektov a nečistôt na húževnatosť materiálov, je potrebné pri príprave a spracovaní materiálov prísne kontrolovať kvalitu surovín a podmienky výrobného procesu.
