金属材料冲击韧性影响因素的分析.docx

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1、1 .原材料的影响金属材料的冲击韧性与金属材料自身的金相 组织结构、化学成分、物理性能、加工工艺、热处理 工艺等均有关，因此冲击试验成为检查金属材料的冶 金质量必不可少的手段。由于原材料自身性能的影响， 导致冲击试验结果的离散性较大。孙国庆等人研究了材料化学成分（包括C、si、 Mn. P、S）金相组织（组成相、晶粒度、带状组织）、 热处理工艺、非金属夹杂等对板材冲击韧性的影响， 结果表明：化学成分是通过组织来影响金属材料冲击 韧性的，当C、P、S含量增加时，冲击韧性减小， 珠光体含量越高则冲击韧性越小，铁素体含量越高则 冲击韧性越大，非金属夹杂会破坏组织的连续性，导 致应力集中，因此提高组织

2、均匀性和钢材中洁净度水 平，可以提高材料冲击韧性。徐慧君等人通过实验研究了球墨铸铁冲击韧 性的影响因素，研究表明：强度低、塑性和韧性好的 铁素体含量越高，冲击韧性则越好；网状的渗碳体会 恶化球墨铸铁的韧性，其数量越多球墨铸铁的冲击韧 性越差，一般提高含碳量可以提高球墨铸铁材料的冲 击韧性。2 .冲击试样取样方向的影响实际生产和工程应用中，金属材料大多都采用 轧制的方式，在轧制过程中金属夹杂伴随着金属晶粒 沿着主变形方向被拉长，形成金属纤维组织，严重影 响金属材料的冲击韧性。因此，沿着轧制方向取样， 即试样长轴平行于轧制方向，缺口开在垂直于轧制方 向上，这样取样使得冲击韧性较大；反之，垂直于轧

3、制方向取样，顺着轧制方向开缺口，这样取样使得冲 击韧性较小。3、缺口几何形状和加工质量的影响3.1 缺口几何形状根据GB/T229-2007标准中对缺口形状的分 类，主要分为U型和V型两种缺口，V型缺口相比U 型缺口，应力更加集中，通过对比试验发现，两种缺 口的冲击韧性存在差异。孙芳芳等人在室温条件下，研究了 5种不同缺 口形状对铁基烧结材料冲击韧性的影响，结果表明， 有缺口的冲击试样无论缺口形状为何，其冲击韧性都 远小于无缺口的冲击试样，有缺口的试样断塑性变 形明显，无缺口的冲击试样断无塑性变形；文章还 对V型、U型、I型、半圆型等缺口类型的冲击韧性 进行了比对试验，发现其冲击韧性从大到小依

4、次为： 半圆型、U型、V型、I型冲击试样。综上所述，对于同种金属材料，有缺口试样的 冲击韧性远小于无缺口试样，缺口冲击试样的缺口会 使得金属材料应力更加集中，冲击韧性变差；对于缺 口冲击试样其应力集中显著程度从大到小依次为：I 型、V型、U型、半圆型冲击试样。3.2 缺口加工质量缺口加工质量是影响缺口冲击试样冲击韧性 的重要因素之一。缺口加工质量主要是通过影响缺口 附近应力、应变集中程度来影响材料冲击韧性的。研 究表明，冲击韧性随着冲击试样缺口深度的增加逐渐 减小，随着缺口根部半径的增大，金属材料冲击韧性 逐渐增大；冲击韧性随着缺口底部加工划痕、硬化程 度的增加而逐渐减小。因此，应该严格按照

5、GB/T229-2007中冲击缺口试样缺口尺寸的规定加 工冲击试样。相关研究表明：对于冲击韧性较大的材 料，冲击试样加工精度对试验结果的影响越大，所以 试验结果的分散性也越大。4、试验机的影响4.1 试验机的精度金属材料冲击韧性对冲击试验机的精度有一 定的要求，精度低的试验机对冲击韧性影响较大，所 以在安装、调修和检定冲击试验机时应该加以重视。冲击韧性还与冲击试验机读数装置的误差有关，因此试验前应该执行清零操作。4.2 摆锤与机架的配合冲击试验为一次性破坏试验，因此摆锤与机架 的配合至关重要。摆锤与机架的配合主要包括：摆锤 轴线和基准面的平行度、摆锤侧面与摆动平面的平行 度、摆轴径向和轴向间隙

6、、摆轴轴线至打击中心的距 离、冲击刀刃与支座跨距的相对位置等，这些均应满 足JJF145-2007中计量性能的要求。当冲击刀刃与 支座跨距中心的相对位置不满足要求时，冲击刀刃与 试样缺口中心线不能重合，导致测量结果不准确，冲 击韧性会偏大。5、试验过程的影响5.1 试验温度试验温度也是材料冲击韧性重要影响因素之 -,在冲击韧性试验过程中，找到材料所处的脆性区 温度范围，在使用过程中可以加以控制，避免脆性区 温度对材料的影响。不同的有色金属材料其冲击韧性 受温度的影响均不同，但冲击吸收功都与温度的高低、 温度均匀度、保温时间的长短等有关。5.2 冲击试样的定位冲击试样的定位是为了保证冲击试样缺口的 中线与摆锤上冲击刀刃重合，减小试验操作误差，如 果其相对位置不重合，不能满足要求的0.5mm ,则 最大冲击力无法作用在冲击试样缺口根部最小横截 面处，最终导致冲击韧性偏大。6、结论通过此次对金属材料冲击韧性的影响因素分 析，明确了冲击试样的原材料、试样的取向、缺口几 何形状和加工质量、试验机的精度、摆锤与机架的配 合、试验温度、冲击试样的定位等因素对金属材料冲 击韧性的影响，为正确评定金属材料的韧脆性以及提 高实验结果的准确性提供了依据。